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

Б то же время, поток излучения

Фх = СРе,[1-(Ртеш,/Я„)1. (5.39)

Подставляя значения Фя, из (6.39) в (6.38), находим

.Из формулы (6.40) следует, что энергетическая яркость прямо пропорциональна мощности разряда, значению коэффициента

и обратно пропорциональна площади поперечного сечения -светящегося тела 2roki-

Для разрядов в цилиндрических трубках, у которых />Рол, можно перейти к удельным характеристикам столба Pict~ «Рст :

1хх = ЛхстР1сх/0Х, (6.41)

Л.ех = с„ (1 - Ргг/РгМг(6.42)

При изменении условий разряда Рют и Гтр происходит сравнительно медленное изменение коэффициентов с, и ая,. Поэтому, если Pit/Pict1, коэффициент Лст в определенных пределах изменения условий разряда может приниматься постоянным.

Для разрядов с короткой дугой в известных пределах изменения /, если при этом сохраняется неизменной конфигурация излучающего объема, ширина дуги Rok-t- Поэтому

uAyPjF, (6.43)

.где Ат,- коэффициент пропорциональности.

В разрядах с высокой энергетической яркостью обычно Pit/Pict1, поэтому коэффициент Лст при изменении условий разряда Рст, р, i зависит обычно от коэффициентов с,, и а,. Опыт показывает, что если сохраняется конфигурация разряда, то у), и а}, изменяются сравнительно медленно при изменении Рст в довольно широких пределах и постоянных значениях р, i или d. Поэтому для инженерных оценок Ляст может быть принято также постоянным.

Практическое постоянство коэффициента Ляст является выражением того факта, что при изменении условий разряда сохраняется светотехническое подобие разрядов, под которым понимаем постоянство коэффициентов и а.. Из приведенных рассуждений следует обратный вывод: формулы (6.41) и (6.43) остаются справедливыми при изменении условий разряда до тех пор, пока сохраняется светотехническое подобие разрядов.



При инженерных расчетах значение приходится определять экспериментально для соответствующих условий и типов разряда. В отдельных случаях, как, например, для ксеноновых дуг, получены расчетные формулы для яркости и ее распределения в зависимости от условий разряда (см. гл. 19).

В заключение подчеркнем, что формулы (6.41) и (6.43) дают правильные результаты только при соблюдении изложенных выше условий.

Габаритная яркость. Для многих практических расчетов широко используется так называемая габаритная яркость в направлении, перпендикулярном оси разряда

•ra6 = /s/5,

где Is - сила света, измеряемая с площадки 5, охватывающей основную часть светящегося тела.

Форму и размеры площадки приходится выбирать условно, поскольку светящееся тело разрядов ВД и СВД, особенно у дуг средней и малой длины, имеет сложную форму и у него нет четких границ в поперечном направлении. В целях упрощения измерений площадку, как правило, выбирают в виде прямо угольника S=lb, расположенного по оси разряда между электродами: /-расстояние между электродами, b - эквивалентная ширина дуги, выбираемая условно в пределах (0,25-0,7)/ в зависимости от длины дуги и других параметров, определяющих форму светящейся области.

При определении габаритной яркости по силе света от всей лампы необходимо вводить коэффициент Cl=/s меньше единицы, который учитывает долю силы света лампы /, приходящуюся на площадку S. Таким образом,

1га6 »Cl S. (6.44)

Обратим внимание, что Cl в значительной мере зависит от чистоты и прозрачности оболочки, особенно у шаровых ламп с малыми размерами дуги. Наличие мелких пузырьков и других дефектов в кварцевом стекле, вызывающих рассеяние света, приводит к значительному снижению Cl и яркости.

Условия получения высоких энергетических яркостей в разряде могут быть найдены из анализа общего выражения для энергетической яркости, приведенного в гл. 2 (см. также далее), а также из формальных соотношений, выведенных в этом параграфе выше.

Из формул (6.41) и (6.42) следует, что в стационарных термических дугах для повышения энергетической яркости необходимо увеличивать удельную мощность, выбирать условия разряда, соответствующие наибольшему С},, уменьшать долю тепловых потерь и диаметр разрядного канала. Следует подчеркнуть, что эти условия взаимосвязаны.



Повышение удельной мощности может быть достигнуто при повышении давления газа и пара и связанного с этим увеличении градиента потенциала и при увеличении силы тока.

Для уменьшения диаметра разрядного канала в разрядах высокой интенсивности применяют следующее: уменьшают диаметр разрядной трубки, повышают давление, проводят выбор соответствующего наполняющего газа, используют явление околоэлектродного стягивания разряда. Если температура (и размеры торцов) электродов невелики, то разряд стягивается у электродов. Это стягивание распространяется и на примыкающие части разряда, ограничивая их расширение. Поэтому вблизи электродов при наличии этого эффекта возникают области повышенной яркости (см. гл. 14 и 15).

Реализация этих путей привела к созданию двух типов ламп высокой яркости стационарного действия: капиллярных ламп с водяным охлаждением и ламп с короткой дугой в колбах шаровой или близкой к ним формы.

Подчеркнем, что высокие энергетические яркости в стационарных условиях могут быть получены только в термических дугах. Это объясняется тем, что большие объемные концентрации мощности, необходимые для получения высоких энергетических яркостей, связаны с большими концентрациями нормальных атомов и электронов в разряде, при которых, как правило, наступает состояние, близкое к термическому равновесию.

Значительно более высокие мгновенные яркости, чем в стационарных разрядах, удается получать в импульсных разрядах за счет существенно более высоких мгновенных значений удельной мощности и больших градиентов температуры к краям разряда. При достаточно больших значениях мгновенных мощностей, выделяемых в разряде, яркость достигает предельных значений и перестает расти при дальнейшем увеличении мощности. Это связано с тем, что разряд становится непрозрачным для собственного излучения в тонких слоях и приобретает свойства поверхностного излучателя (см. ниже). Поэтому дальнейшее увеличение плотности энергии, вводимой в разряд, не приводит к росту энергетической яркости, а сопровождается такими процессами, в результате которых подводимая энергия могла бы быть отведена. Такими процессами являются увеличение излучающей поверхности за счет расширения разрядного канала или повышение температуры плазмы до таких значений, при которых появляются и начинают играть роль другие процессы отвода энергии, для которых еще не наступило равновесие. При высоких степенях ионизации это может быть излучение непрерывного спектра, излучение возбужденных ионов, ионная теплопроводность и др. (подробнее см. в [0.9, 4.2, 4.5, 5.16-5.18]).

Предельные значения энергетической яркости в разряде найдем из анализа общего выражения для энергетической яркости



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