 |
 |
 |
 |
Таблица 7.3. Зависимость излучательной способности материалов колбы от температуры
7, "С | |||||||
Кварцевое | 0,83 | 0,73 | 0,63 | 0,54 | 0,48 | 0,42 | 0,37 |
стекло | |||||||
0,57 | 0,54 | 0,50 | 0,45 | 0,42 | |||
Продолжение табл. 7.3 | |||||||
7. "С | 1000 | 1100 | 1200 | 1300 | 1400 | 1500 | |
Кварцевое | 0,34 | ||||||
стекло | |||||||
0,38 | 0,35 | 0,32 | 0,30 | 0,28 | 0,26 | 0,24 | |
Термостолбик градуировался в абсолютных единицах по свече Гефнера и ленточным вольфрамовым лампам накаливания, градуированным на 7цб.
Инерционность систем термостолбик - измерительный прибор и термопара-измерительный прибор была примерно на два порядка меньше тепловой инерции измеряемого образца, так что они не вносили заметной ошибки в измерения.
При расчете полусферической излучательной способности принималось, что образец является Ламбертовским излучателем. Для частично прозрачных образцов интегральная излучательная способность несколько растет с толщиной образца, приближаясь к пределу. Специальные измерения образцов трубок из кварцевого стекла с различной толщиной стенок показали, однако, что прирост при увеличении толщины стенки с 1 до 3 мм незначителен.
Были измерены образцы трубок из отечественных сортов кварцевого стекла и трубок из светопропускающего поликристаллического оксида алюминия (ПОА), применяемых для производства НЛВД.
В табл. 7.3 и на рис. 7.4 приведены усредненные результаты измерений. Максимальная температура нагрева трубок из ПОА до 1100 "С определялась возможностями примененной печи. Значения для более высоких температур построены путем экстраполяции, надежность которой была проверена несколькими методами. Разброс значений е{Т) для отдельных образцов может достигать 10-15 %.
7.5. ПРИБЛИЖЕННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ КОЛБ ПО ЗАДАННОМУ ТЕПЛОВОМУ РЕЖИМУ
Связь размеров колбы с мощностью, температурой и условиями охлаждения [0.9]. На практике широко применяется простой метод определения размеров колбы по удельной электрической нагрузке на стенку w, под которой понимают отноше-
ние электрической мощности лампы Рл к поверхности колбы, чаще внутренней, Sk.
wSk=P. (7.33)
Значения w устанавливаются в каждом отдельном случае экспериментально. Недостатком этого метода является то, что он не устанавливает непосредственной связи между удельной электрической нагрузкой и температурой колбы, которая играет определяющую роль для работы ламп.
Связь между температурой колбы, ее формой и размерами, условиями нагрева и охлаждения может быть установлена в каждом конкретном случае путем решения соответствующего уравнения теплового баланса.
Для инженерных расчетов, не требующих высокой точности, считаем целесообразным вести расчет по усредненным эффективным величинам. Так, при определении мощности нагрева ламп трубчатой формы с длиной столба, значительно превышающей диаметр трубки, целесообразно условно разделить лампу на три части: столб разряда, приэлектродные области и вводы, поскольку условия нагрева в них различны.
Для участка трубки единичной длины в области столба примем тепловой поток, проходящий через стенки колбы, равным:
Qict = OctPict, (7.34)
где GcT - коэффициент, представляющий собой долю Pict, идущую на нагрев колбы.
Метод определения Сст дан ниже.
При известном значении Gct уравнением (7.34) устанавливается связь между электрическими характеристиками столба и тепловым балансом колбы. Подставляя в (7.5) и (7.6) Qict= = OctPict, получаем
[п(Щ= {Tl - ТЛ (7.35а)
acrPicr LfT - Т). (7.356)
Из этих двух уравнений могут быть найдены значения п и Гг при известных значениях остальных величин. Дополнительные условия для соотношения п и Гг могут быть получены из условий механической и термической прочности (см. § 7.8).
Рассмотрим два предельных случая: {Ti-Г2)<(Г2-То), близко соответствующий работе ламп в условиях естественного охлаждения, и {Ti-T2)>{T2~To), соответствующий работе ламп с водяным охлаждением. Разделив (7.35а) на (7.356),
получим критерии, позволяющий оценивать близость условии к тому или другому крайнему случаю:
Для первого случая перепад {Ti-Т2) может рассматриваться как небольшая поправка. Поэтому расчет можно вести, пользуясь уравнением (7.356). Из него получим
GctPict « а (Т2-Т0) nd2« q2nd2, (7.37)
откуда
Й2«йетР1ст/яа(Г2-Го), (7.38а)
или, заменив Picr=kJE{I, di, p...),
d2aME/na{T2-To). (7.386)
Эти уравнения удобно решать графически. Для этого строят левую и правую части в функции йг. Точка пересечения даст искомое значение di.
Для второго случая, наоборот, воспользуемся уравнением (7.35а), а перепад (Гг-Го) рассматриваем как поправку
In (гг/г,) =к(Г,-Гг)2я/аетР1ст. (7.39)
Тепловой режим колбы в области электродов и в заэлектрод ных частях лампы весьма сильно зависит от конструкции электродов, вводов и лампы. Поэтому детальное рассмотрение для каждого конкретного типа ламп проведено в соответствующих главах. Здесь же обратим внимание на принципиально важную особенность.
Соотношение температур трубчатой колбы в области столба (индекс «ст») и в области электродов (индекс «эл») может быть оценено, исходя из теплового баланса для этих областей. Для области столба из (7.356) найдем
а„{Т,,,~Т,) = -1Е. (7.40)
Для грубой качественной оценки температуры колбы в области электродов предположим, что при работе на переменном токе при одинаковых электродах нагрев пропорционален л/f/a.k. Тогда
«эл(72эл-7о)
где с - коэффициент пропорциональности, учитывающий долю мощности электродов, идущую на нагрев колбы в области электродов; /эл - эффективная длина приэлектродных участков колбы.
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