圓錐量熱儀(CONE)

設備為使用工研院之圓錐量熱儀，廠商為 ATLAS，為其公司圓 錐量熱儀的第二代機型，又稱 CONE2，而其外觀如圖 2-1 所示。儀 器、裝置及器具之整體試驗設備示意圖如圖2-2 所示。試體的前處理 是於試體製作完成後，置入恆溫恆濕箱中，以溫度 23±2 ℃相對溼度 50±5 %處理，至少 24 小時，接下來才可配合工法施作，裝於圓錐量 熱儀，以下為將對儀器、裝置及器具作一簡單之介紹。

2.1.1 圓錐量熱儀之實驗設備

1、圓錐輻射電熱器(cone-shaped ratiant heater)：如圖 2-3 所示，電熱 器外側應以雙層不銹鋼圓錐形筒(其間充入厚度 13 mm 且密度為 100 kW/m²之耐火纖維層)包封，並設有 3 支控制溫度用、外徑 1.0

~1.6mm 之套筒式熱電偶。電熱器須能在試體表面產生高達 100 kW/m² 之輻射熱。輻射熱在試體中央之 50×50mm 範圍內應為均 勻，且差異在±2 %以內。

2、輻射熱遮蔽板(radiation shield)：圓錐形電熱器應有一個移動式輻 射熱遮蔽板，使試體在試驗開始之前不接受熱通量。該遮蔽板應 為不燃材質，總厚度12 mm 以下。

3、輻照度控制器(irradiance controlle r)：輻射熱控制系統應經調校， 使 其電熱器熱電偶能與預定之溫度保持在10 ℃以內。

4、載重裝置(weighting device)：載重裝置之精度應在 0.1 g。其載重 能力應在500 g 以上，其 10 ~90 %之回應時間應在 1 ~ 4 秒之間，

其輸出讀數在30 分鐘之內應在±0.5 g。

5、試體承盤(specimen holder)：如圖 2-4 承盤底部須鋪以一層密度約 65 kg/m³且厚13 mm 之耐火毯。圓錐形電熱器底部與試體頂部之 間距應調整為25±0.5 mm。

6、排氣系統(exhaust gas system)

A、排氣系統應由離心式抽氣風扇、頂蓋、風扇之吸入排出風

道及限流孔片流量計(orifice plate flow meter)構成，如圖2-5 所示。頂蓋之底部與試體頂部之間距應為230±50 mm。在標 準之溫度、壓力下，排氣系統須能產生0.012 ~ 0.035 m³/s之 流量。

B、風扇進口風道應置有環形取樣器，距頂蓋685±15 mm(如圖 2-5)。氣體取樣環上計有12個直徑2.2±0.1 mm之小孔，這些 孔洞面向氣流之反向。

C、氣流之溫度應以外徑1.0 ~ 1.6 mm套筒接頭之熱電偶量測。

7、氣體取樣設備(gas sampling apparatus)：氣體取樣設備如圖 2-6 所 示。

8、引燃器(ignitor) ：使用 10 kV 變壓器火星塞(spark plug)或火花引燃 器(spark ignitor)。引燃器火花位置應位於試體上方 13 mm 處。

9、引燃計時器(ignition timer)：精度須在 1 小時誤差±1 秒以內。

10 、 氧 氣 分 析 儀 (oxygen analyzer) ： 氧 氣 分 析 儀 應 為 順 磁 式 (paramagnetic type)，其量測範圍至少為 0 ~ 25%氧氣。氧氣分析儀 之雜訊(noise)及漂移(drift)應小於±50 ppm。氧氣分析儀之 10 ~ 90

%之全幅回應時間(full-scale response time)應小於 12 秒。

11、熱通量計(heat flux meter)： 熱通量計應為 Schmidt-Boelter 型，

其量測範圍為100^±10 kW/m²。該儀器精度須為3 %，可再現性在

±0.5%之內。冷卻水溫應維持在室溫±5 ℃之內。

12 、 校 正 燃 燒 器 (calibration burner) ： 校 正 燃 燒 器 應 為 配 置 面 積 500^±100 m²方形或圓形限流器且覆以金屬線網之管子。

13、數據收集與分析系統(data collection and analysis system)：數據收 集與分析系統應具能記錄來自氧氣分析儀、限流孔計、熱電偶、

載重設備及其他設備之輸出信號功能。數據收集系統之精度在氧 氣量測上應為50 ppm 氧氣，在溫度量測上應為 0.5 ℃，在所有其 他頻道上應為全輸出刻度之0.01 %，在時間上應為 0.1 %。該系統 應能每5 秒記錄 1 次資料，並持續 1 小時以上。

旁設置側屏。

2.1.2 圓錐量熱儀之試體尺寸及前處理

1、試體數目：每一選定輻射強度及每一不同曝露表面，均至少須有 3 個試體。

2、試體尺度：應為邊長 100⁺₋⁰₂ mm 之正方形。產品厚度若為 50 mm 以下，則以全厚度受測；產品厚度若大於 50 mm，則切削試體之 非曝露面，使其厚度為50 mm。

3、試體前置處理：試體於試驗前應先於溫度 23±2 ℃、相對濕度 50

±5 %下處理至恒重(1)。

註(1)：恒重係指在相隔 24 小時，2 次稱重結果，相差小於試體 質量之0.1 %或 0.1 g。