Моделирование процессов в галогенных лампах накаливания, особенности расчета и конструирования

• Автор: Алексеев, Евгений Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.09.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 211 с.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И
СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ГАЛОГЕННЫХ ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ И ПРОТЕКАЮЩИХ В НИХ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
1.1. Галогенные лампы накаливания. Особенности конструкции
1.2. Массоперенос в галогенных лампах накаливания
1.3. Теплоперенос в галогенных лампах накаливания
1.4. Постановка задачи
2. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ГАЛОГЕННЫХ ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ
2.1. Приемы конструирования галогенных ламп накаливания
2.2. Исследование параметров выпускаемых галогенных ламп накаливания
2.3. Расчет параметров застойного слоя тепловых полей различной симметрии
2.4. Аппроксимации таблично заданных функций и оценка их точности
2.5. Расчет галогенных ламп накаливания
2.6. Выводы
3. НЕСТАЦИОНАРНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ГАЛОГЕННЫХ ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ
3.1. Качественные разновидности термоциклических режимов
работы
3.2. Законы разогрева и охлаждения оболочек галогенных ламп накаливания
3.3. Расчет постоянных времени разогрева и охлаждения
3.4. Расчет теплового режима оболочек при термоциклических режимах работы ламп
3.5. Экспериментальное исследование термоциклических режимов работы галогенных ламп накаливания
3.6. Выводы
4. РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПО ПОВЕРХНОСТИ ОБОЛОЧКИ ГАЛОГЕННЫХ ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ
4.1. Распределение температуры по поверхности колбы для случая цилиндрической симметрии и точечного источника излучения
4.2. Типы конструкций колб и их геометрическое толкование
4.3. Математическая модель расчета распределения температуры по поверхности колбы
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Акты об использовании результатов работы
СПИСОК ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
ГД - галогенная добавка;
ГЛН - галогенная лампа накаливания;
ГЦ - галогенный цикл;
ЗС - застойный слой;
ИС - источник света;
КСР - квазистационарный режим;
ЛН - лампа накаливания;
ЛОН - лампа общего назначения;
ТИОИ - тепловой источник оптического излучения;
ТН - тело накала;
ТИР - термоциклический режим; ц - вязкость газа;
X - коэффициент теплопроводности газового наполнения;
(3 - угол между нормалью к участку поверхности колбы и радиусом-вектором от тела накала к центру участка поверхности колбы;
8, 8В - коэффициенты излучения тела накала общий и по световому потоку; аА - коэффициент аккомодации;
ек - интегральный коэффициент излучения материала колбы; т - срок службы лампы;
тс, Рс, ас - интегральные коэффициенты пропускания, отражения и поглощения излучения материалом колбы;
тР, то - постоянные времени разогрева и охлаждения колбы лампы; ртн - удельное электрическое сопротивление вольфрамовой нити;
X - средняя длина свободного пробега частицы;
Ус - плотность материала колбы;
ад - коэффициент охлаждающего действия держателей тела накала; ак - доля мощности лампы, поглощаемая стенками колбы;

ными данными авторов [77]. Поэтому одним из наиболее важных факторов в улучшении качества ГЛН было бы уменьшение примесей в вольфрамовой проволоке до такого уровня, при котором они серьезно не влияют на работу лампы. Степень участия примесей в ГЦ будет определять степень контроля качества, необходимую для изготовления ламп.
Поскольку количество примесей в проволоке от партии к партии колеблется в пределах 10-15% [78, 79], возникает необходимость в контроле каждой партии вольфрама с целью подбора определенной концентрации и состава газогалогенной смеси.
Таким образом, общая картина происходящих процессов оказывается чрезвычайно сложной и количественная оценка всех одновременно происходящих в этой системе циклов в настоящее время оказывается практически невозможной. В стационарном состоянии устанавливается равновесие всех этих систем и подсистем, соответствующее определенным термодинамическим условиям (в зависимости от температуры, давления и соотношения реагирующих элементов) [18].
Тип газогалогенного соединения должен выбираться в зависимости от рабочей температуры вольфрамовой нити, конструктивного исполнения лампы, удельной электрической нагрузки на стенки колбы и величины продолжительности горения (табл. 1.1). Галоген в элементарной форме редко используется в качестве ГД из-за сильной агрессивности к металлическим и резиновым частям технологического оборудования, трудности дозирования в лампу и коррозии "холодных" частей лампы.
Более удобными в этом смысле являются органические соединения галогенов - галогеноуглеводороды, которые, к тому же, менее вредны для людей [80]. Они имеют достаточное давление паров при комнатной температуре, что позволяет с большей точностью дозировать галогенную добавку в лампу, менее агрессивны к материалу технологического оборудования. Эти преимущества галогеноуглеводо-родов заставляют мириться с присутствием в газовой среде лампы углерода.