Запорожец Издания
где т - масса газа или пара во всем объеме лампы. Она прямо пропорциональна давлению и объему лампы. Коэффициент пропорциональности, так же как и в случае цилиндра, определяется распределением температуры в объеме лампы. Обозначим 1 211 Т.=И-. (7.83) тогда нЛ. (7.84) Определение у может быть произведено несколькими путями. Один путь," чисто эмпирический, заключается в непосредственном измерении вводимого в лампу количества газа или металла в холодном состоянии и давления в лампе во время ее работы. При этом для ламп с парами металла необходимо, чтобы во время работы весь введенный металл полностью переходил в парообразноое состояние. Другой путь состоит в определении значения у по известному распределению температуры в объеме. Последнее может быть получено экспериментально или исходя из теоретических соображений. Основной вклад в подынтегральное выражение для у дают области, прилегающие к внутренним стенкам лампы, так как там сосредоточена основная масса газа, в то время как роль центральных областей вследствие их малого объема и большого значения температуры мала. Поэтому при расчетах у главное внимание должно быть обращено на распределение температуры газа вблизи внутренних стенок колбы, т. е. за пределами разрядного канала. Чем выше температура в канале разряда и чем больше радиус канала по отношению к радиусу колбы, тем меньше значение у. Изменение давления и количества пара в лампе при изменении температуры колбы. При наличии жидкой или твердой фазы рабочего вещества в лампе устанавливается давление пара, насыщающего пространство, определяемое температурой самого холодного участка внутри лампы, с которым могут соприкасаться пары. Опыт показыват, что поверхность этого участка может составлять небольшую часть от общей поверхности колбы. По мере разогревания лампы давление пара в ней круто возрастает по кривой для насыщающих паров в соответствии с ростом температуры самого холодного участка. Количество пара в лампе вплоть до испарения последней капли определяется по формулам (7.77) - (7.84), если в них подставить давление пара, насыщающего пространство, при минимальной температуре внутри лампы. Рис. 7.12. Давление png и средняя плотность паров ртути пнв в ртутной лампе высокого давления с до-.чироваиным количеством ртути в зависимости от температуры колбы: / - область насыщающих паров; II - область ненасыщающих паров Рнд, 70" атом/см- 7 200 Ш S00 i°C Если количество рабочего вещества в лампе ограничено, то при повыщении температуры самого холодного участка колбы выше некоторого предела все рабочее вещество может перейти в парообразное состояние. Тогда при дальнейшем повышении температуры его количество в лампе будет оставаться неизменным, и поэтому при дальнейшем росте температуры колбы будет происходить лишь незначительное изменение давления. Предположив, что у не зависит от температуры колбы при ее изменении в небольших пределах, получим, что после испарения всего рабочего вещества давление в лампе будет изменяться прямо пропорционально эффективному значениюабсолютной температуры Гэф!- На рис. 7.12 приведена в качестве примера зависимость давления и плотности паров ртути от температуры колбы. Дозировка ртути в лампах высокого и сверхвысокого давления. Обычно в ртутных лампах высокой интенсивности (высокого и сверхвысокого давления) количество ртути, вводимой в лампу, выбирается с таким расчетом, чтобы при работе лампы вся ртуть полностью испарялась. Дозировка по рабочему давлению. Для цилиндрических ртутных ламп ВД К. Кенти (библ. см. [0.9]) путем непосредственного измерения количества вводимой в лампу ртути и давления паров в работающей лампе при помощи мембранного манометра установил следуюгцую эмпирическую зависимость: I mi pi/4 \ "1 ,1„0,1 (7.85) где p, Па; di, см; P,, Вт/см, и mi, мг/см. По расчетам [0.9] для ртутных цилиндрических ламп ВД при изменении диаметра трубки от 5 до 40 мм, удельной мощности от 20 до 150 Вт/см и температуры внутренней стенки от 850 до 1200 К значения \тр/Л изменяются в пределах от 0,32-10- до 0,42-10" 1/К. Таким образом, для инженерных расчетов, ие претендующих на высокую точность, можно пользоваться значением утр/?1=&0.37-10- 1/К. При более точных расчетах из (7.85) где p. Па; d,, см; m,, мг/см. Для определения значения -уш/Гьф в лампах шарового типа было рассчитано распределение температуры ртутных паров при следующих допущениях: п пространстве у стенок не происходит выделения энергии; тепло, выделяю-ш,ееся в разряде, передается колбе за счет теплопроводности; конвекция не учитывается; не учитывается искажающее действие электродов; распределение температуры вблизи стшок колбы имеет сферическую симметрию с некоторой эффективной температурой Г1зф. При этих допущениях в зависимости от принятой температуры стенки колбы, закона изменения теплопроводности ртути с температурой и условий разряда были получены значения Уш/Лэф Б пределах от 0,35-10-2 до 0,55-10-2 j/к Для предварительных инженерных расчетов, не претендующих на большую точность, может быть взято значение 0,45-10-2 jyj Расчетная формула (7.84) принимает вид [0.9] mm0,6-10-5pd,2 (7.87) где /Пш, мг; р, Па; d„ см. Сравнение формул (7.86) и (7.87) с результатами экспериментов показало их удобство и достаточную точность для получения предварительных данных при расчётах дозировки новых ламп. Дозировка ртути по градиенту потенциала. Из законов подобия (см. § 4.8) следует dE=Am-\-Bmг. Для ртутных цилиндрических ламп Л=5,75-10; В=8,5-10, если Е, В/см; dl, мм; пи, мг/см. Формула многократно проверялась в диапазоне d\ от 6 до 40 мм; Е-от 15 до 80 В/см и давала хорошее совпадение с опытом. Значение nii удобно находить графически по рис. 7.13. Практические приемы дозировки ртути. Необходимое количество ртути предварительно рассчитывается по одному из методов, приведенных выше, а затем уточняется опытным путем. Реальные лампы имеют известный разброс по расстоянию между электродами и по внутреннему диаметру, что при постоянной дозировке приводит к разбросу параметров. Особенно сильно сказывается разброс по объему. Для уменьшения этого разброса либо уменьшают величину допустимых отклонений, особенно по диаметру, либо меняют дозировку в зависимости от диаметра, значения градиента и расстояния между электродами. Для цилиндрических ламп можно рекомендовать следуюгцую формулу поправок, проверенную в области 100>Ш1>10 мг/см: (Лш,/т,)=*2,1 (Ad,/d,)-f 1,4(Л£/£). (7.88а) Аналогичная формула для ртутных ламп в сферических колбах из (7.87) имеет вид (Дтш Яш)3 (Ad,/d,)-f 1,5(Л£/£). (7.886) По этим формулам могут быть составлены специальнне таблицы или графики поправок. 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
|