Введение к работе
актуальность темы объясняется расширением областей применения галогенных ламп накаливания и связанными с этим требованиями разработки большого количества новых типов ламп с определенными, заранее заданными параметрами. В этих условиях приобретает важное значение создание таких методов расчета с учетом процессов переноса в лампах, которые позволяли бы решать возникающие инженерные задачи достаточно быстро и с необходимой точностью. Все больший интерес вызывают также различные галогеносодержащие соединения, способные обеспечивать вольфрамо-галогенный цикл в галогенных лампах накаливания. Определение наиболее оптимальных, с точки зрения эффективности работы лампы, условий для организации галогенного цикла является в нас-Гиящее время одним из основных направлений исследований в этой области.
цель работы состояла в изучении и моделировании физико-химических процессов, имеющих место в галогенных лампах накаливания, разработке математической модели процессов переноса в этих лампах, выявлении возможных путей их оптимизации и совершенствования, определении оптимальных, с точки зрения эффективности вольфрамо-галогенного цикла, галогеносодержа-щих соединений, а также анализу их поведения в рабочем объеме ламп и экспериментальной проверке полученных результатов.
научная новизна. Впервые осуществлена разработка математической модели расчета галогенных ламп накаливания с учетом структуры теплового поля и средней температуры газа в рабочем объеме ламп как функции параметров тела накала, застойного слоя и колбы. Установленные зависимости основных характеристик галогенных ламп накаливания позволяют путем моделирования влияния различных исходных данных на процессы теплопереноса в лампах оптимизировать их и разрабатывать новые более эффективные источники света с улучшенными параметрами. Впервые исследованы механизм и скорость испарения вольфрамового тела накала в галогенных лампах накаливания, сведения о которых позволят обоснованно подходить к оценке количества галогенной добавки, необходимого для эффективной очистки стенок колбы от оседающего вольфрама. Расчетно-экспериментальным путем осуществлено исследование теплового
режима галогенных ламп накаливания и проанализировано ; его влияние на эффективность вольфрамо-галогенного цикла с различными галогеносодержащими соединениями, поведение которых изучено с помощью метода термодинамического моделирования.
практическая ценность работы. На основе уравнений радиального распределения температуры, условия равенства градиентов температур на границе застойного слоя, средней температуры газа в рабочем объеме ламп разработана математическая модель процессов теплопереноса в галогенных и обычных лампах накаливания, с помощью которой были рассчитаны тепловые потери в газе в этих тепловых источниках света и экспериментально исследованы. Сравнение результатов опытов и расчетов показывает хорошее совпадение, следовательно, данная модель позволяет получать достаточно полные и объективные сведения о процессах теплопереноса в лампах и может быть рекомендована к применению при расчете и конструировании галогенных ламп накаливания. Показана возможность использования термодинамического моделирования химических процесов в галогенных лампах накаливания, реализованного в программе "Астра-3", на примере ламп типа АКГ 12-55-1 с добавкой тетрабромметана и предложенного решения по концентрации дибромметана в разрабатываемых новых типах высокоинтенсивных галогенных ламп накаливания, предназначенных для использования в спецтехнике. .
-
Исследование температурного режима колб галогенных ламп накаливания и его влияния на эффективность регенеративного цикла.
-
Модель радиального распределения температуры в галогенных лампах накаливания.
-
Математическая модель расчета тепловых потерь в газе в галогенных лампах накаливания.
-
Исследование механизма и скорости испарения вольфрамового тела накала в галогенных лампах накаливания.
-
Термодинамическое исследование поведения различных галогеносодержащих соединений в рабочем объеме галогенных ламп накаливания.
апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на внутривузовской научной конференции "XXII Огаревские чтения" (г.Саранск, 1993 г.), I Всероссийской научно-технической конференции с международным участием
"Светоизлучащие системы. Эффективность и применение" (г.Саранск, 1994 г.), II Международной светотехнической конференции (г.Суздаль, 1995 г.), Международной научной конференции "Методы и средства управления технологическими процессами" (г.Саранск, 1995 г.), конференции молодых ученых (г.Саранск, 1996 г.). Международной научно-технической конференции "Осветление' 96" (Болгария, Варна, 1996 г.), научном семинаре профессора Е.В.Воскресенского по прикладной математике при Мордовском государственном университете им. Н.П.Огарева (г.Саранск, 1996 г.).
, публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ в виде статей и тезисов докладов.
структура и объем диссертации. Диссертационная работа .состоит из введения, литературного обзора, посвященного анализу данных по работам в области исследований физико-химических процессов в галогенных лампах накаливания, изложения методик и результатов собственных расчетно-эксперименталь-ных исследований (2 и 3 главы), выводов и списка цитируемой литературатуры из 169 наименований. Работа изложена на 192 страницах, включающих 22 таблицы и 42 рисунка. .