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


y800-p,OL -/

400 еоор,ш

Рис. 9.4. Зависимость параметров КП от давления инертного газа (аргона) и тока разряда:

а - плотность тока в К.П; 6 - температура КП

(--расчет:--- -

эксперимент): в - падение потенциала в ленгмюровском слое; значения тока разряда. А: I - 0,2; 2 - 0,4; 3 - 0,8; 4- 1,2

Результаты расчетов. На рис. 9.3, 9.4 приведены некоторые результаты решения рассмотренной системы уравнений на ЭВМ для зоны КП электродов, представляющих собой моноспирали из вольфрамовой проволоки, полностью замурованные в оксид и работающие на переменном токе в дуговом разряде в смеси паров ртути с аргоном. Решение было получено при следующих допущениях: ток разряда меняется по синусоидальному закону; все величины постоянны в пределах КП; распределение температуры по электроду и не изменяются в течение всего периода; Uk и fi неизменны в течение катодного полупериода; Ua и распределение тока по аноду неизменны в течение анодного полупериода.

На рис. 9.3 отчетливо видно, что обнаруживается минимум Us {см. также [9.5) ] от плотности тока в КП, в области которого и реализуется фактический режим КП.

С ростом давления инертного газа (в данном случае Аг) f/к падает, причем скорость падения замедляется по мере увеличения давления; рост тока вызывает слабое уменьшение t/„. Наоборот, / и Гк.п монотонно растут с ростом давления (см. рис. 9.4). Результаты расчета удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными, полученными в условиях, совпадающих с расчетными.



Явления на аноде и в прианодных частях дуг НД. В принципе эти явления одинаковы как для тлеющих, так и для дуговых разрядов и были кратко рассмотрены в конце § 9.2.

9.4. ПРОЦЕССЫ НА ЭЛЕКТРОДАХ И В ПРИЭЛЕКТРОДНЫХ ОБЛАСТЯХ ДУГ высокого И СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЙ

Ввиду весьма малых размеров прикатодных и прианодных частей разряда в дугах ВД и СВД экспериментальные исследования этих областей встречают серьезные трудности. Полученные данные часто мало точны, а многие локальные характеристики вообще экспериментально не изучены, что, конечно, затрудняет окончательный выбор модели процессов.

Экспериментальные данные о катодных явлениях. Подавляющее большинство дуг ВД и СВД, используемых в разрядных лампах, работает на вольфрамовых активированных электродах в режиме с КП. Экспериментально удается оценить катодное падение потенциала, размеры КП, а также его температуру.

Катодное падение потенциала измерялось при помощи зондов или путем сближения электродов. В последнем случае определялась сумма катодного и анодного падений напряжений. Эти методы заметно искажают разряд. В дугах ВД и СВД с вольфрамовыми катодами обнаружено, что t/к имеет значение 15- 10 В и падает с ростом силы тока. Так, по данным [4.2] в ксеноновой дуге при давлении 3 МПа уменьшается с 13 В при 3 А до 9 В при 10 А, в аргоновой дуге при давлении около 1 • 105 Па падает с 19 В при 7,5 А до 6 В при 100 А.

Плотности тока в КП обычно оценивают косвенным путем, например по диаметру видимой области прикатодного свечения или по величине расплавленного следа на поверхности катода. Точность полученных этим путем данных невелика. По данным Бауэра (см. [4.2]) в ксеноновой дуге с вольфрамовым катодом /= (3-=-7) • 10* А/см2.

Температура поверхности КП определяет эмиссию катода, скорость его распыления и другие процессы, определяющие работу катода. Поэтому ее измерение представляет большой практический и теоретический интерес. Однако единственный пригодный в данном случае метод измерения температуры электродов по его тепловому излучению не может быть непосредственно применен, так как отраженное от электрода излучение разряда, как показывают измерения, по всему спектру обычно превосходит собственное излучение электродов.

Для устранения этого мешающего излучения разряда автором были предложены и разработаны в 1940-1941 гг. микропирометрические методы измерения температуры электродов разрядных ламп в моменты резкого выключения разряда [4.3].



применимость этих методов основана на том, что скорость исчезновения свечения разряда после его резкого выключения обычно значительно превосходит скорость остывания электродов. Фактическая температура электродов в разряде определяется при этом путем экстраполяции измеренного спада температуры к моменту выключения разряда.

Разработанная схема обеспечивает весьма резкий спад тока в лампе до нуля, благодаря чему появляется возможность при измерениях температуры достаточно близко подходить к моменту выключения разряда и значительно упрощается задача экстраполяции. Подчеркнем, что это крайне важно, поскольку скорость остывания катода в КП весьма велика.

Время горения разряда между двумя выключениями выбиралось достаточно большим, с тем чтобы к началу следующего выключения в лампе успевало установиться стационарное состояние. Время выключения выбиралось значительно меньшим, чем время горения между выключениями, с тем чтобы разряд легко зажигался вновь, но достаточно большим, чтобы в течение паузы тока можно было детально проследить процесс остывания электродов и исчезновения излучения разряда. Так, например, в ряде опытов время между выключениями составляло 410~ с, пауза тока 2,2-10- с, а время наблюдения через стробоскопический диск в моменты выключения разряда - около 1,1-10-* с. Длительность пауз тока и времени наблюдения могла меняться.

При помощи описанного метода была впервые определена температура различных частей электродов в ртутных лампах СВД на постоянном токе и исследованы некоторые инерционные свойства излучения разрядов.

Результаты экспериментов на ртутных лампах СВД постоянного тока с вольфрамовыми катодами, имеющими конусную часть, показали, что температура торца катода в значительной мере зависит от его формы. Как и следовало ожидать (см. § 9.5), чем острее торец, на котором расположено КП, тем при прочих равных условиях выше его температура. Экстраполяции к моменту выключения разряда дают как верхний предел для рабочих температур торца катода температуру 3100-3200 К при =4,1 А и диаметре торца конуса 0,1 мм. На катодах с более тупыми торцами температура вольфрама в КП не превосходила 2500 К. Эти и другие эксперименты свидетельствуют о том, что механизм формирования прикатодных частей разряда может стабильно поддерживать разряд при разных Гк.п (конечно, в известных пределах).

Упомянутые методы, основанные на различной инерционности процессов в разрядных лампах, в различных модификациях успехом применяются не только для измерения температуры отдельных небольших участков во многих типах разрядных



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