Расчет средней температуры колбы

 

Необходимость определения теплового режима колб ЛН обусловлена прежде всего тем, что тепловой режим связан с габаритными лампы и, следова­тельно, с себестоимостью и

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02069964-210102-11-12

сточника света, эксплуатации в светильнике, с КПД последнего и в итоге с экономическими показателями установки. Средняя и ло­кальные температуры колбы оказывают влияние на физический срок службы ламп, так как с их ростом увеличивающееся газовыделение из стекла, что может негативно сказаться на работе ЛН. Размеры колб, во многом определяющие среднюю и локальную температуры колбы, оказывают влияние на изменение светового потока ламп в процессе эксплуатации.

Диаметр колбы и ее температура связаны следующим соотношением

 

 

где Ф_е - поток излучения ТН;

Р_г - мощность тепловых потерь ТН через газ;

Р_ц - мощность, идущая на нагрев цоколя излучением и газом;

а'_к - эффективный коэффициент поглощения излучения стеклом колбы;

а"_к — коэффициент, показывающий какая часть Рг, падающая на колбу, поглощается стеклом;

ε'_к, ε"_к - доли Ф_е иР_г, падающие на колбу лампы;

ε'"_к - доляР_ц, передаваемая цоколем колбе лампы;

А - коэффициент, зависящий в основном от рода и давления окружающего колбу газа;

Т_к - средняя температура колбы;

Т₀ - температура окружающей колбу среды;

ε_к - коэффициент излучения стекла колбы;

σ₀ - постоянная Стефана-Больцмана, равная 5,67* 10^-12Вт/см² град.

У ламп накаливания общего назначения эффективный коэффициент по­глощения излучения а'_кстеклом при инженерных оценках можно считать а'_к = 0,09 - 0,11 (для стекла СЛ 89, имеющего толщину 0,6 - 0,7 мм). Выберем значе­ние а'_к = 0,1. Значение а"_к обычно принимается равным 1.

От положения лампы в пространстве зависит ход конвекционных потоков в лампе и, соответственно, распределение температуры по поверхности колбы. Поэтому в расчете диаметра колбы или ее средней температуры задается поло­жение горения лампы: цоколем вверх или цоколем вниз. Данная лампа исполь­зуется в основном в положении цоколем вниз.

Эксперименталь

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02069964-210102-11-12

ные оценки показали, что доля Р_г, падающая на колбу лампы при ее расположении цоколем вверх составляет ξ_к^’’ = 1.

Большинство ламп накаливания эксплуатируется в нормальных климати­ческих условиях, т.е. при наружной температуре +25 (+10...-10)°С. Тогда значе­ние коэффициента А, для данной температуры, принимаем равным А = 4,2 ·10^-4.

Долю энергетического потока, падающего на колбу лампы, при оценочных расчетах обычно принимают в пределах ξ_к^’=0,85 - 0,92. Выберем для даннойлампы значение равное ξ_к^’ =0,90.

Доля мощности, идущая на нагрев цоколя излучением и газом, передавае­мая цоколем колбе лампы при оценочных расчетах выбирается в пределах ξ_к^’’’=0,05 - 0,1. В данном случае ξ_к^’’’=0,07.

Решение вышеприведенного уравнения проводится графически. Расчет значений производится с помощью программы LAMPCALC. Результаты расчета сведены в таблице 5.

 

Таблица 5 - Температура и размеры колбы

t C	Y1, мм	Y2, мм
		322,64
		237,68
		191,68
		161,84
		140,69
		124,6
		111,9
		101,51
		92,8
		85,45
		78,99
		73,43
		68,52

 

 

По да

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02069964-210102-11-12

нным таблицы 3 на рисунке 6 изобразим график зависимости температуры колбы от ее диаметра.

 

Рисунок 6 - Зависимостьтемпературы Т колбы от ее диаметра

Определенная графическим методом температура колбы при диаметре колбы 71 мм равна 337°С.

Заключение

 

В настоящем проекте была рассчитана и разработана прожекторная лампа накаливания типа ПЖ 110-1000 (прожекторная с номинальным напряжением 110 В и мощностью 1000 Вт). В частности была определена геометрия ее тела накала, сконструирована ножка лампы, причем конструирование велось, исходя из размеров тела накала, колбы лампы, с учетом значений нормированных размеров самой ножки, уст

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП-02069964-210102-11-12

ановленных стандартами.

Исходя из диаметра колбы лампы, была установлена ее средняя темпера­тура (Т_к = 337° С). Была сконструирована ножка лампы и указаны ее основные элементы.

Было рассчитано изменение характеристик лампы (температуры тела нака­ла, мощности, световой отдачи и светового потока) за счет разности теоретического диаметра вольфрамовой нити и нити, размеры которой были нами рассчитаны.