 |
 |
 |
 |
18.6. БАЛАНС МОЩНОСТИ НАТРИЕВЫХ ЛАМП ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОЛИ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ
Баланс НЛВД исследовался рядом авторов, в том числе и автором книги с сотрудниками [4.12]. Ниже приведены наиболее достоверные данные, полученные Джеком и Коэдамом [4.13] для НЛВД с /д=8,2 см в разрядной трубке из ПОА при мощности 400 Вт, и зависимость суммарного излучения разряда от подводимой мощности, а также данные Д. Вармби [18.17] для НЛВД с /д=8 см в трубках из монокристаллического оксида алюминия - синтетического сапфира (МОА) di = 7,4 мм при мощностях 300, 400, 500 и 600 Вт.
В общем данные довольно хорошо совпадают между собой, хотя Д. Вармби нашел заметно больше ИК-излучения. Видимое излучение ламп в трубке из МОА примерно на 3% выше, чем ламп в трубках из ПОА. (К этому вопросу вернемся в § 18.14.)
В [18.18] приведены абсолютные мощности излучения всех наиболее интенсивных линий натрия, измеренные экспериментально.
Для определения теплового режима и размеров разрядной трубки необходимо знать долю тепловых потерь по отношению к мощности столба или лампы в целом. Эта величина была определена из экспериментальных данных о зависимости выходящего суммарного излучения разряда от удельной мощности столба PicT [4.12]. Выходящее излучение разряда отделялось от общего излучения лампы методом выключения разряда (см. § 7.4). Измерения проводились на образцах НЛВД номинальной мощности 400 Вт различных конструкций производства СССР, ЧССР, ВНР, ФРГ, Англии, США. Внешний диаметр разрядных трубок из ПОА равнялся 8,9-9,2 мм, а расстояние между электродами 80-87 мм. Мощность ламп при измерениях менялась в пределах от 200 до 500 Вт. Удельная мощность суммарного излучения рассчитывалась по измеренной открытым термостолбиком силе
Таблица 18.2
Составляющие баланса, % | ПОА> | Трубка из МОА« | ||||
400 Вт | 300 Вт | 400 Вт | 500 Вт | 600 Вт | ||
Электроды | ||||||
Видимое излучение | 29,5 | 30,3 | 33,3 | 35,0 | ||
ИК-линии | 14,6 | 20,6 | 19,6 | 21,0 | ||
ИК-континуум | ||||||
УФ-излучение | ||||||
Тепловое излучение | ||||||
трубки 850-2500 нм | 44,5 | |||||
Не измеренная часть | 42,5 | 34,0 | 32,0 | 29,3 | ||
По данным [4.131. По данным [18.171.
излучения и предположении, что 0i«9,8/i, справедливость которого была проверена путем сравнения силы света со световым потоком в фотометрическом шаре. Значение С/а.к было принято равным 5 В.
Полученные экспериментальные результаты могут быть представлены формулой [18.П]
Ф,2«0,65(Р,ст-8,3). (18.2)
Ошибка в определении 0is не превышает ±6%.
Эти данные практически совпадают с нашими прежними измерениями [4.12J, а также с данными Джека и Коэдама [4.13]. Проведенный нами пересчет их данных от всей лампы в целом к единице длины столба (см. § 16.2) дал 0i2«O,69 (Ркт-7,9).
Из (18.2) легко получить значение суммарного КПД вышедшего излучения разряда цст и flex:
г]ст=Ф12/Р1ст«0,65-5,4/Р,ст (18.3)
fleT= 1 -Фц/Рхсг « 0,354-5,4/ Pict. (18.4)
По данным Д. Вармбри мы рассчитали зависимость суммарного излучения НЛВД в сапфировой разрядной трубке от подводимой мощности. Расчет дал
Ф12« 0,78 (Лет-12,2). (18.5)
Откуда
г]ст«0,78-9,5/Лст " (18.6)
Аст«0,22-Ь9,5/Р,ст. (18.7)
Обращает на себя внимание более высокий выход общего излучения (тэф=0,78 вместо 0,65-0,69 для трубок из ПОА), что связано со значительно меньшим коэффициентом отражения я более высокой прозрачностью трубок из МОА (см. § 18.14). Удельные тепловые потери в разряде оказались несколько выше, чем по нашим данным.
Анализ литературных данных, а также процессов в разряде приводит к заключению, что зависимость Фц от Рст в довольно широких пределах изменения di (проверена от 6 до 14 мм) и давлений натрия вблизи оптимальной световой отдачи остается неизменной. Соответственно остается неизменной и зависимость для Act, ЧТО может быть использовано в инженерных расчетах.
18.7. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАЗМЫ НАТРИЕВОГО РАЗРЯДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Наличие ЛТР и распределение температуры по сечению разряда. Большинство экспериментальных и теоретических определений температуры натриевого разряда ВД относится к разря-
3000
Z0O0
3 г,мм
Рис. 18.17. Измеренные и рассчитанное распределение температуры по радиусу в столбе натриевого разряда ВД при PicT=35 Вт/см, d,= =7,6мм, 7=5,3А, р(Ыа)=1,7-10Па:
А- по интенсивности рекомбинационного континуума при 350 нм; ф - по методу Бартельса из самообращенного дублета 568,3/8,8 нм О - по абсолютной интенсивности линии 475,2 нм;----расчет
[18.16]
Рис. 18.18. Зависимости Те от Рка, Pict и d, при рхе=2,67 кПа:
a - d,=7.e мм. Na 15 мг; б -di=7,6MM, Na 15 мг, Hg 40 мг; е - Р,„=42 Вт/см,
Na 15 мг, Hg 40 мг; -О--значения,
определенные по проводимое.и,----
то же по излучению
6000
30 Вт/см i 1 1 | 1 1 |
10 IS го 25
дам с pNa=6,74-50 кПа в трубках с di от 6 до 14 мм и токами от 2 до 8 А. Они проводились, исходя из предположения о существовании ЛТР. Несмотря на различие методов измерения, большинство авторов дает для осевой температуры близкие значения, лежащие в зависимости от условий разряда в пределах от 3800 до 4600 К- Распределение температуры по сечению близко к параболическому (рис. 18.17).
На основании сопоставления результатов определения 7(0) по электропроводности и по излучению в литературе утверждается, что условия существования ЛТР выполняются при Рка 6,7 кПа. При исследовании радиального распределения Те и Гг в ртутно-натриевом разряде при рыа~33,3 кПа было показано, что в областях значений р=г1гр от О до 0,7 Ге;жГг, а по
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 [ 210 ] 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239