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

световой отдачи столба, с одной стороны, и требованием обеспечения заданного градиента потенциала - с другой. Поскольку r\v ст в области максимума менее чувствительна к изменениям цыа и Тхол, чем Е, при уточненном определении jNa и Тхол основным критерием обычно является Е. Сначала уточняется величина Тхол и оцениваются возможности ее обеспечения в выбранной конструкции разрядной трубки и лампы, а затем по формуле (18.1) для Е определяется р,ыа.

Значение Е определяется в значительной степени парциальным давлением паров ртути. Поэтому в лампах, где не могут быть получены достаточно высокие температуры холодной зоны, необходимо использовать амальгамы с повышенным содержанием ртути (более низкие значения р,ыа). Это относится в первую очередь к маломощным лампам, лампам в трубках большого диаметра и с уменьшенной температурой оболочки.

Количество вводимой амальгамы [18.19]. Для НЛВД, работающих в условиях насыщающих паров над жидкой фазой, оно должно выбираться из условий: 1) обеспечения наличия жидкой фазы амальгамы в рабочем режиме лампы и практической неизменности ее состава в течение всего срока службы и 2) неизменности состава амальгамы в «холодном» (при введении) и «горячем» (при работе лампы) состояниях. Во время работы НЛВД часть амальгамы натрия переходит в парообразное состояние, при этом, если общая масса амальгамы, вводимой в лампу, сравнима с массами ртути и натрия, находящимися в газообразном состоянии, при работе лампы происходит заметное изменение состава неиспарившейся части амальгамы и соответственно давления паров натрия рыа и ртути png- В результате характеристики лампы могут существенно отличаться от расчетных.

Для того чтобы определить фактический состав неиспарившейся части амальгамы и соответствующие значения рш и рне, надо из исходных масс ртути и натрия вычесть массы натрия и ртути, находящиеся в парообразном состоянии Расчеты показывают (см. пример расчета ниже), что масса парообразного натрия тыг, v намного меньше вводимой массы натрия ткг, о, и поэтому с приемлемой для практики точностью достаточно учесть изменение состава амальгамы только за счет испарения ртути Шие, v- Тогда фактическая атомная доля ртути в амальгаме при работе лампы будет

(mHg.o-fflHg.v)/MHg

(nHg,0-"Hg,l)/Hg+(«Na,o/.Na)

где mug, о, Шпа о - соответственно массы ртути и натрия в амальгаме в холодном состоянии; rtiHg.v - масса ртути, находящейся в парообразном состоянии при работе ламп; Mng, Ма - молекулярные массы соответственно ртути и натрия.



После преобразований, учитывая, что [Лка+[Лнв=1, получаем

"Hg.O

(18.22)

где тяе. о - масса вводимой ртути на единицу объема, мг/см; AnHg= = (HHg, о-Ung, t) - изменение атомной доли ртути в амальгаме при работе лампы, PHg, Па.

Формула (18.22) дает изменение состава амальгамы в зависимости от удельного по объему вводимого количества ртути mng, о, температуры амальгамы /аы И ее состава. Более подробно см. в [18.19].

Толщина стенки керамической трубки б должна обеспечивать вакуумную плотность, механическую и термическую прочность при максимально высоком коэффициенте светопропуска-ния. На рис. 18.24 приведены результаты расчетов на термическую прочность, выполненные по формулам § 7.7 [18.11]. Кривая допустимой удельной мощности С1доп=/(б/г2) построена для адоп«4-10 Н/см, соответствующему 3-кратному запасу прочности ПОА на разрыв. По этой кривой при известном значении Qi легко определить область допустимых значений QiAon, обеспечивающих термическую прочность: (б/гг) Qi = QiAon-С точки зрения увеличения светопропускания б также следует брать поменьше. Наоборот, с точки зрения вакуумной плотности и чисто механической прочности б не должно быть меньше некоторого значения. При окончательном выборе б необходимо иметь в виду, что в реальных лампах может возникать превышение Qi и, следовательно, Гтр по сравнению с расчетным за счет потемнения колбы, особенно в районе электродов, и по другим причинам, что приводит к снижению запаса термической прочности. Положение усугубляется еще тем, что при тр>-.>1000°С прочность керамики резко снижается (см. [7.1, 7.3]). Окончательный выбор б делается с учетом конструктивных соображений и технологических возможностей, но не более (6/r2)=Qiflon.

ь 3D

Рис. 18.24. Зависимость приведенных \9с? осевых GrzIQi и тангенциальных 10

cTto/Qi напряжений и допустимой тепловой нагрузки QiRon от относительной толщины стенки керамической q

трубки б/Г2

Вт/см

Qi /

<=tS

0,1 0,Z 0,3 ё/г



18.10. температурный режим разрядной трубки и ее холодной зоны

в ЫЛВД для получения оптимальных характеристик необходимо одновременно обеспечить заданную температуру разрядной трубки и температуру холодной зоны, при этом поддержание температуры холодной зоны является не менее важной задачей, поскольку от ее решения зависят все электрические, световые и тепловые характеристики лампы. Холодная зона, в которой конденсируется жидкая фаза амальгамы натрия, находится в наиболее удаленных от дуги заэлектродных участках разрядной трубки. В лампах штенгельной конструкции таким местом является самый дальний участок более длинного откачно-го штенгеля, в лампах бесштенгельной конструкции - заэлект-родная зона вблизи места спая трубки с керамической заглушкой.

Расчет температурного поля разрядной трубки. Для оценки влияния различных факторов на температуру холодной зоны важное значение имеет теоретическое рассмотрение вопроса. Тепловой режим холодной зоны может быть определен путем решения уравнения теплового баланса для этой зоны. Нагрев разрядной трубки в этой зоне происходит за счет тепла, поступающего от нагретых электродов и по стенке от центральных, более горячих частей трубки. Охлаждение происходит путем лучеиспускания с поверхности разрядной трубки, заглушки и штенгеля, а также теплоотвода через токопровод. В качестве первого приближения, позволяющего выявить влияние различных факторов на температуру холодной зоны, удобен метод, изложенный в § 7.2 [7.6]. В этом случае функцию нагрева разрядной трубки q{x) можно принять в виде трапеции (рис. 18.25). Как показало сопоставление расчетов с экспериментом, такое распределение удовлетворительно описывает температурное поле в концевой зоне и в то же время удобно для расчетов. Значение qo в зоне столба определяется из теплового баланса столба. Распределение в зоне электродов находится из условия

йэЬ«Ра.к/9о.

На рис. 18.26 представлены некоторые результаты расчетов температуры холодной зоны горелки маломощной НЛВД, выполненных по методу § 7.2 [18.11]. В расчетах определялось влияние длины заэлектродной зоны а, длины штенгеля 1шт, его диаметра йшт и излучательной способности (ниобия) ет на температуру в двух узловых точках горелки х-а и х=1 (см, рис. 18.25), которые определяют температуру амальгамы. В расчетах были приняты следующие исходные данные: Рл=70 Вт; к=4,7 мм; бк=0,5 мм; 2Ь = 36 мм; йэ=22,3 мм; Pict== = 18,5 Вт/см; Ра.к==5 Вт; йст=0,64. Параметры штенгеля и длины заэлектродной части (а-Сэ) варьировались. Был рас-



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