4 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

50	7,100	30,107
75	7,100	22,179
100	7,100	17,886
125	7,100	15,102
150	7,100	13,129
175	7,100	11,626
200	7,100	10,442
225	7,100	9,473
250	7,100	8,660
275	7,100	7,974
300	7,100	7,371
325	7,100	6,852
350	7,100	6,394

Рисунок 4.1 – Функция теплоотдачи

Определенная графическим методом температура колбы при диаметре колбы равна .