 |
 |
 |
 |
Верх О гооо то вооо т(о),к 1,см
Na(j | m) ] | |||
0 . 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 I(X)/I„(?C)
0 12 3 4 5 Интенсибность излучения, б) отн.сд.
Рис. 15.11. Распределение силы излучения наиболее интенсивных линий в вертикально горящих трубчатых МГЛ с различными излучающими добавками:
а - наполнение Hg+иодиды Na, Tl, In (по измерениям 3. Н. Кобиной, библиографию см. в [15.3]); б -наполнение Hg (50 мг)+иодиды Na. Sm, Се и Cs [15.91
туры в разряде. По этой причине в ртутном разряде с добавкой, например, иодида натрия вблизи максимума тока преобладает бело-голубое свечение ртути, а вблизи нуля тока - оранжево-красное излучение натрия (см. [15.3]). Эти обстоятельства необходимо учитывать при использовании МГЛ в осветительных установках.
15.5. ПРОЦЕССЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ И ВРЕМЕННЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТАЛЛОГАЛОГЕННЫХ ДОБАВОК
В РАЗРЯДЕ
Для выяснения механизма аксиальной и радиальной неоднородности излучения металлогалогенных добавок в вертикально горящей дуге ВД в цилиндрической разрядной трубке необходимо прежде всего рассмотреть процессы, определяющие пространственное и временное распределение концентраций добавок в подобном разряде.
Механизм попадания добавок в канал разряда. Осевая неоднородность излучения вертикально горящих МГЛ, безусловно, связана с неоднородностью распределения концентрации атомов добавок по высоте. Последняя может быть вызвана взаимодействием конвекции и диффузии частиц. Фол [15.10] и некоторые другие авторы предполагали, например, что главной
Рис. 15.12. Схематическое изображение конвекционных потоков в вертикально горящих трубчатых лампах МГЛ (а) и специальные разрядные трубки для исследования конвекции (б и е)
причиной является многоконтурная конвекция (см. § 4.11). Однако большинство исследователей, в том числе и автор этой книги, считали, что конвекция в центральной части трубки является в основном одноконтурной.
Для исследования этого вопроса применялись специальные экспериментальные лампы, в которых устранялась возможность многоконтурной конвекции. Так, в [15.9] в разрядную трубку вставлялся цилиндр из кварцевого стекла, открытый снизу и сверху (рис. 15.12,6) и по диаметру равный диаметру зоны, в которой скорость конвекции равна нулю (см. рис. 4.19). В [15.10, 15.15] разрядные трубки имели боковую трубку, припаянную так, как схематично показано на рис. 15.12,е (байпас). В [15.12] при помощи кинокамеры непосредственно фиксировалось движение пробных микрочастиц, вводимых в нижнюю часть разряда импульсно за счет испарения лазерным лучом материала электрода или стенки и раскаляющихся при попадании в разряд. Эти эксперименты показали, что в вертикально горящих МГЛ цилиндрической формы в средней части трубки (область 2 на рис. 15.12,с) конвекция действительно является одноконтурной. Таким образом, оставался вопрос о том.
за счет какого процесса добавки попадают в канал разряда и удаляются из него.
Очевидно, что при одноконтурной конвекции убыль по вертикали может происходить только за счет радиальных потоков диффузионного характера. Для выяснения механизма попадания добавок в канал разряда были поставлены специальные эксперименты [15.11].
Поскольку в области 2 (рис. 15.12,с)-ламинарного течения- конвекция одноконтурная, массовый обмен между при-осевым потоком, движущимся вверх, и пристеночным потоком, движущимся вниз, может осуществляться только диффузионным путем. Если предположить, что определяющим процессом в переносе излучающих добавок в разряд является диффузия, то, очевидно, что максимальное количество добавки в разряде должно быть вблизи области конденсата. Поэтому если перемещать местоположение конденсата по стенке разрядной трубки вдоль области 2, где нет радиальных конвекционных потоков, то вслед за перемещением конденсата должен перемещаться и максимум концентрации добавки в разряде. Если же основным процессом переноса добавок в разряд является конвекция, то максимум концентрации добавки независимо от положения конденсата в области 2 будет находиться в нижней части разрядной трубки, где происходит вток паров конвекционным путем.
В специально поставленном эксперименте [15.11] область конденсации металлогалогенов перемещалась по стенке вертикально работающей горелки путем местного изменения ее теплового режима. Температура нижней части горелки могла повышаться при помощи подвижного прозрачного для видимого излучения теплоотражающего экрана и электрического нагревателя. Местное охлаждение создавалось путем обдува нужной части разрядной трубки струей азота через узенькое сопло. Концентрация атомов добавок в разряде вдоль оси и по радиусу оценивалась по экспериментально измеренным энергетическим яркостям спектральных линий, слабо поглощаемых в объеме. Кроме того, качественная оценка проводилась по форме самообращенных линий добавок. Основная часть исследований была выполнена на разрядных трубках с rfi=18,5 мм и /эл= =47 мм е добавками иодидов Na, Tl и In. Количество ртути и вводимых добавок изменялось в следующих пределах: Hg от 10 до 32 мг/см межэлектродного расстояния; иодиды Na, Tl и In - соответственно 15-45, 3-9 и 0,3-0,9 мг. Часть исследований была проведена на разрядах с добавками иодидов Na, Sc и Th (rfi = 17 мм, /эл=57 мм).
Исследовалось в основном расслоение Na, поскольку он вводится в разрядную трубку с избытком и обнаруживает сильное расслоение; кроме того, разряды с добавками иодида натрия широко применяются на практике.
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