Расчет средней температуры колбы

 

Необходимость определения теплового режима колб ЛН обусловлена, прежде всего, тем, что тепловой режим связан с габаритами лампы и, следовательно, с себестоимостью источника света, эксплуатации в светильнике, с КПД последнего и в итоге с экономическими показателями установки.

Средние 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 ТН.

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 – поток излучения ТН;

– мощность тепловых потерь ТН через газ;

– мощность, идущая на нагрев цоколя излучением и газом;

– эффективный коэффициент поглощения излучения стеклом колбы;

– коэффициент, показывающий какая часть , падающая на колбу, поглощается стеклом;

, – доли и , падающие на колбу лампы;

– доля , передаваемая цоколем колбе лампы;

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

– средняя температура колбы;

– температура окружающей колбу среды;

– коэффициент излучения стекла колбы;

– постоянная Стефана-Больцмана, равная .

У ламп накаливания общего назначения эффективный коэффициент поглощения излучения стеклом при инженерных оценках можно считать (для стекла СЛ 89, имеющего толщину ). Выберем значение .

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.

Экспериментальные оценки показали, что доля , падающая на колбу лампы при ее расположении цоколем вниз, составляет . Примем равным .

Большинство ламп накаливания эксплуатируется в нормальных климатических условиях, т.е. при наружной температуре

Долю энергетического потока, падающего на колбу лампы, при оценочных расчетах обычно принимают в пределах . Выберем для данной лампы значение равное .

Доля мощности, идущая на нагрев цоколя излучением и газом, передаваемая цоколем колбе лампы при оценочных расчетах выбирается в пределах . В данном случае .

Решение вышеприведенного уравнения проводится графически. Расчет значений производится с помощью программы LAMPCALC. Для этого следует построить зависимости

 

и

 

Значение задают последовательно: 0; 1; 2; 3; …

Результаты расчета занесены в таблицу 4.1. Полученные кривые приведены на рисунке 4.1.

 

Таблица 4.1 – Температура и размеры колбы

	7,100	30,107
	7,100	22,179
	7,100	17,886
	7,100	15,102
	7,100	13,129
	7,100	11,626
	7,100	10,442
	7,100	9,473
	7,100	8,660
	7,100	7,974
	7,100	7,371
	7,100	6,852
	7,100	6,394

 

 

 

Рисунок 4.1 – Функция теплоотдачи

 

Определенная графическим методом температура колбы при диаметре колбы равна .

Заключение

В курсовом проекте был проведен расчет лампы ПЖ 110 – 1000 – 3. Были выбраны основные геометрические параметры ТН.

Теоретическая часть представляет собой описание конструкции разрабатываемой лампы и основных ее элементов.

Расчетные разделы включают вычисление диаметра и длины вольфрамовой нити, а также расчет средней температуры колбы.

В проекте были рассчитаны размеры ТН и вольфрамовой нити. Длина l_СП = 5,8 см. Диаметр d _СП = 0,24472.

Световая отдача разработанной ЛН составляет 24,36 лм/Вт

Определена средняя температура колбы, равная 312,7ºС при диаметре колбы 71 мм.

Теоретическая часть представляет собой описание конструкции разрабатываемой лампы и основных ее элементов.

Разработана конструкторская документация на ЛН ПЖ 110 – 1000 – 3.