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 lСП = 5,8 см. Диаметр dСП = 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.