Запорожец  Издания 

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

мере приближения к стенке колбы разность между Те и Гг возрастает, достигая у стенки нескольких сот градусов Кельвина (см. [18.4, 18.16]).

По-видимому, для большинства расчетов можно считать, что в канале рассматриваемого натриевого разряда ВД существует состояние, близкое к ЛТР, и только вблизи стенок колбы оно нарушается.

На рис. 18.18 показаны зависимости Те от pNa, -Pict и di, полученные X. Акутцу из расчетов проводимости и по измерению излучения. Как и следовало ожидать. Те падает с ростом pNa и dl и растет с ростом Рт и pHg.

Большинство измерений температуры разряда проводилось на переменном токе и давало усредненные по периоду значения. Однако оценки Де Гроота (см. [18.4]) показали, что разница между измерениями на постоянном и переменном токе меньше ошибок измерения. Измерения Г(0) в течение периода при работе на переменном токе показали, что она изменяется приблизительно от 3100 до 4200 К.

Возбуждение и ионизация. Пользуясь уравнениями Больцмана и Саха (см. § 4.2), легко показать, что в ртутно-натриевом разряде ВД возбуждаются и ионизуются в основном атомы натрия, а ртуть и ксенон играют роль буфера, уменьшающего подвижность электронов и теплопроводность смеси.

Удельная электропроводность плазмы в смеси Na - Hg, как показывают расчеты, определяется в значительной мере натрием. Обратим внимание, что численные значения Се сильно зависят от выбранных в расчете значений эффективных сечений q*eT. Поэтому данные различных авторов по Ое могут отличаться в несколько раз. Для приведения расчетов в соответствие с экспериментом приходится вводить постоянные поправочные множители, значения которых зависят от метода расчета.

Теплопроводность смеси паров Na - Hg - Хе. Трудность строгого расчета состоит в определении длины свободного пробега атомов каждого из компонентов в смеси. Поэтому численные значения разных авторов могут заметно отличаться. Из рис. 18.19 видно, насколько снижается и при введении в пары Na менее теплопроводных паров Hg; аналогично влияет на я введение Хе [18.11].

Отметим, что при температурах 4000 К и больше заметную роль начинает играть электронная теплопроводность и ее следует учитывать при точных расчетах.

Излучение НЛВД. Как уже указывалось выше, главной особенностью разрядов ВД в парах натрия и других щелочных металлов в довольно широкой области высоких давлений является высокий выход резонансного излучения через крылья сильно бенностью разрядов ВД в парах натрия и других щелочных ме-к столбу мощности.



ккал

с-см-

Рв P

Рид Pno,

Рис. 18.19. Зависимость теп.чо-проводности паров Na, Hg и смеси Na+Hg при разных соотношениях парциальных давлений PHg/PNa

1 2 J 4- S Т,10-К

Рис. 18.20. Изменение формы «красного» крыла D-линий и уменьшение мощности излучения в области 480-540 нм с ростом давления ртути. Ато марное содержание ртути в амальгаме:

--23%; ----38%;

....-65% [18.6]


В настоящее время все исходят из предположения, что ущи-рение и самообращение О-линий натрия определяется резонансным взаимодействием атомов натрия. Согласно теории при резонансном уширении контур спектральной линии описывается дисперсионной кривой, симметричной относительно центра линии. Полуширина линии пропорциональна концентрации возмущающих атомов, т. е. давлению паров натрия (см. § 2.4). Такое предположение хорошо согласуется с экспериментом вблизи центра линии для чисто натриевого разряда. Однако в далекой части «красноо» крыла эксперимент дает более высокие значе ния, чем расчет. Асимметрия увеличивается при повышении рма, вероятно, за сччет образования квазимолекул натрия.

Влияние ртути на излучение. Ранее указывалось, что добавление паров ртути вызывает асимметричное уширение «красно-10» крыла £)-линий и сдвиг его максимума в длинноволновую



сторону. dTH эффекты растут с увеличением парциального давления паров ртути. Предполагаются два механизма такого влияния ртути. Д. Уэймус [18.18] считает, что форма «красного»-крыла определяется тройными соударениями возбужденных атомов натрия с двумя атомами ртути, в результате которых образуются эксимеры NaHg *, излучающие в длинноволновую сторону от 589,6 нм. Акутцу [18.6] предполагает, что форма «красного» крыла определяется взаимодействием сил типа ван-дер-ва-альсовых между атомами натрия и ртути (см. § 2.5). Теоретические оценки не дают возможности пока решить этот вопрос, так как при соответствующем подборе констант расчеты по обоим механизмам дают приемлемое согласие с экспериментом. По-видимому, потребуется проведение специальных исследований.

При значительном увеличении давления паров ртути и натрия наблюдаются изменения формы длинноволнового крыла - повышается излучение в области 655 и 672 нм, а длинноволновой край крыла довольно резко обрывается при длинах волн больше 680 нм; появляются и другие изменения в спектре - уменьшается мощность излучения в сине-зеленой части спектра от 480 до 540 нм и короче 470 нм (рис. 18.20). Эти изменения свидетельствуют о том, что при достаточно больших давлениях ртути и натрия заметную роль в излучении начинают играть квазимолекулы Na-Hg и Na2 [18.6].

При расчетах излучения нерезонансных линий, оканчивающихся на резонансных уровнях, хорошие результаты дает предположение о штарковском уширении верхних уровней и учете резонансного уширения нижних - резонансных.

Учет более тонких процессов в спектре излучения натриевого разряда ВД в зависимости от условий разряда подробнее см., например, в [18.6].

18.8. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК СТОЛБА НАТРИЕВЫХ ЛАМП ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ И СРАВНЕНИЕ С ЭКСПЕРИМЕНТОМ

Большинство экспериментальных исследований характеристик НЛВД страдало тем недостатком, что не удавалось выяснить роль отдельно взятых независимых параметров на характеристики, поскольку, как правило, при изменении одного из них одновременно изменялись и другие. Постановка же специальных экспериментов, чтобы избежать этого, была достаточно сложным делом. В этих условиях особое значение приобретал метод математического моделирования. Нет необходимости также доказывать важность хорошей теории столба, пригодной для инженерных расчетов НЛВД.

Полуэмпирическая математическая модель столба ртутно-натриевого разряда ВД, пригодная для быстрого анализа влия-



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