Расчетно-экспериментальные исследования условий повышения световой отдачи ртутного разряда высокого давления

• Автор: Зазыгин, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 271 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Условные обозначения и основные сокращения, принятые в работе
Введение
ГЛАВА I. Анализ литературных данных и направления исследований
1.1. Общие представления о физических процессах в ртутном разряде высокого давления
1.2. Аналитический обзор публикаций по повышению световой
эффективности ртутного разряда высокого давления
1.3. Обзор теоретических исследований ртутного разряда БД
1.4. Модель локального термодинамического равновесия (ЛТР)
плазмы разряда высокого давления, применительно к расчёту конструктивных параметров ламп
1.5. Выводы по главе и основные направления расчётно-
экспериментальных исследований по повышению световой эффективности ртутного разряда высокого давления
ГЛАВА П. Методика расчета заселенностей возбужденных уровней ртути и интенсивности излучения при отклонении условий в разряде от равновесных
2.1 Отклонение состояния плазмы ртутного разряда высокого давления от равновесного
2.2. Особенности расчёта концентраций частиц в неравновесной плазме РРВД
2.3. Основные положения методики расчёта характеристик плазмы
РРВД в рамках модифицированного диффузионного приближения
2.4. Методика расчета интенсивности излучения с учетом неравновесного состояния плазмы
2.5. Выводы по главе
ГЛАВА III. Модельные исследования заселённости уровней и интенсивности излучения видимых линий ртути

3.1. Алгоритмы и исходные данные расчётной модели
3.2. Анализ влияния неравновесности концентрации электронов, отрыва температуры электронов от температуры атомов и выхода излучения на заселенности излучающих уровней ртути
3.3. Расчёт выхода излучения спектральных линий из РРВД с учетом отклонения заселённостей уровней от равновесных
3.4. Выводы по главе
ГЛАВА IV. Расчётные исследования баланса энергии для различных условий в ртутной плазме высокого давления
4.1. Построение системы уравнений баланса энергий
4.2. Алгоритм решения уравнений баланса энергии для неравновесного РРВД
4.3. Расчёт коэффициентов переноса в неравновесном РРВД
4.4. Расчет дивергенции потока излучения
4.5. Результаты расчёта профиля температуры при учёте неравновесности состояния плазмы
4.6. Выводы по главе
ГЛАВА V. Постановка экспериментов. Результаты испытаний
5.1. Методика эксперимента и экспериментальное оборудование
5.2. Основные научно-технические решения, направленные на повышение световой эффективности экспериментальных образцов
5.3. Проведение экспериментальных исследований. Результаты экспериментов
5.4. Выводы по главе
Выводы и основные результаты работы
Цитированная литература
Приложения
Акты об использовании результатов работы и протоколы испытаний

Условные обозначения, принятые в работе
11п//Л скорость изменения заселённости уровня
к номер энергетического уровня возбуждённого состояния атома;
и* концентрация атомов в /г-том состоянии возбуждённого атома, реализующаяся в разряде;
п п концентрация атомов в Л-том возбуждённом состоянии, соответствующая Больцмановскому распределению;
равновесная концентрация нейтральных атомов ртути;
п,„ концентрация атомов в состоянии пг;
Пе, «+ концентрации электронов и ионов в разряде;
Те электронная температура разряда;
т, температура газа;
Те атомная температура;
Т(г) температура в фиксированной точке разряда г;
Т(о) значение температур Тё и Те в центре разряда;
Е, энергия ионизации атома;
Ек энергия связи уровня “/с”, отсчитанная от континуума;
Ек потенциал возбуждения уровня от основного состояния;
П°е п(г) 1° равновесная концентрации электронов, рассчитанная но уравнению Саха;
равновесная концентрация положительно заряженных ионов;
ч статвсс атома уровня “Л”;
г» статвес иона;
2м, Д статсуммы молекулы, атома и иона;
в заряд электрона;
кь постоянная Больцмана;
И, Ь постоянная Планка; й=Л/2те,
те масса электрона;
и( потенциал ионизации;
д и, снижение потенциала ионизации под влиянием кулоновского взаимодействия зарядов;
К, константа ионизационного равновесия (в ф. Саха);
Е градиент потенциала;
1л ток лампы;
П8 плотность газа;
Р давление в разряде;
Рщ давление ртути в разряде;
Р удельная мощность в разряде;
1Щ удельная дозировка ртути;
(11 внутренний диаметр разрядной трубки;
Яп доля мощности ,подводимой к лампе, идущая на нагрев газа;
А2 наружный диаметр разрядной трубки;
г радиальная координата точки в цилиндрически симметричном столбе разряда;

в разряде ЛТР и цилиндрической симметрии положительного столба разряда. В балансе энергии учитывалось, что основными механизмами отвода тепла из разряда являются не только теплопроводность, как принималось в более ранних работах, например, /57/, но преимущественно излучение, что особенно важно для высокоэффективных источников света. Автор /51/ исследовал характеристики как оптически тонких дуг (излучение которых почти не поглощается в разряде), так и оптически плотных дуг (с сильным самопоглощением излучения). Отмечено, что в оптически плотных дугах профиль температуры почти параболический, как в разрядах с чисто тепловым механизмом переноса энергии, так как при сильном самопоглощении перенос излучения может быть представлен в виде эффективной теплопроводности, которая суммируется с обычной теплопроводностью. В оптически тонких дугах положительный столб разряда может быть почти изотермическим, либо контрактованным, в зависимости от того, как изменяется с температурой отношение коэффициента излучения к электропроводности (если не учитываются другие механизмы стягивания дуги, как, например, конвекция). Для изотермических дуг автор /51/ рассчитывает при заданных величинах тока и радиуса дуги приближенные значения температуры в центре дуги, толщины внешнего слоя дуги и доли энергии, уходящей к стенке за счет теплопроводности.
В работе /52/ 1.1. Ьоуке, 11.1 анализируют характеристики ртут-
ных дуговых ламп, работающих на переменном токе. Аналогично предыдущей работе /51/, из уравнения баланса энергии, уравнения закона Ома и уравнения электрической цепи лампы, записанных для мгновенных значений параметров, определялся профиль температуры. Важной проблемой при решении уравнения баланса энергии является описание выхода излучения из разряда. В данной работе /52/ авторы определяли коэффициенты излучения в зависимости от температуры с использованием экспериментальных измерений, подбирая значения коэффициентов излучения таким образом, чтобы получить разумное совпадение между рассчитанными и измеренными мгновенными значениями тока и напряжения. Надо отметить, что погрешность такого приближения зависит еще и от того, насколько точно известны температурные зависимости коэффициен-