Рис. 2. Зависимость температуры те-
ла накала ГЛН КГ 220-2000-3 от на-
пряжения питания
частичной прозрачности и непрозрач-
ности стекла;
q
соб
об
— плотность пото-
ка собственного излучения оболочки;
Bu
= ˉ
kh
— критерий Бугера;
ˉ
k
,
h
—
интегральный коэффициент поглоще-
ния излучения материалом оболочки и
ее толщина;
α
в
и
T
в
— коэффициент те-
плоотдачи и температура окружающей
среды.
Из формул (1) и (2) следует,
что рост поглощательной способности
осажденной пленки вольфрама приво-
дит к повышению температуры обо-
лочки и может стать причиной ее пе-
регрева.
При нормальном (штатном) протекании вольфрам-галогенного цикла
(
T
1
<
1000
◦
C) осаждения паров вольфрама не происходит (
A
= 0
), но при
температуре
T
1
.
1200
◦
C имеет место интенсивное осаждение вольфрама
на стекле. В пределе
A
= 1
внутренняя поверхность оболочки становит-
ся непрозрачной, все излучение спирали полностью ею поглощается. Для
устранения этой причины перегрева оболочки необходимо обеспечить такой
тепловой режим ГЛН, при котором температура на внутренней поверхности
оболочки не превысит
≈
10
3
◦
C.
Вторая причина перегрева оболочки не столь очевидна, поскольку ее
температура зависит от совокупности отдельных составляющих теплового
потока, в том числе от излучения соседних ламп. Детальный анализ при-
чин перегрева оболочек ГЛН в нагревательном блоке осложняется тем, что
необходимо знать не только значение всех составляющих потока излучения,
определяющих температурное состояние оболочек, но и их зависимость от
питающего напряжения.
Обобщенным параметром ГЛН, определяющим температурное состояние
блока нагревателей, может служить температура
T
s
тела накала ГЛН в функ-
ции питающего напряжения (рис. 2), посредством которой можно установить
связь всех составляющих потоков излучения в системе с питающим напря-
жением.
Полагая, что тело накала ГЛН является диффузно серым излучателем с
температурой
T
s
и излучающей поверхностью
S
тн
, интегральный поток его
излучения запишем в виде
Q
s
=
q
s
S
т.н
=
ε
s
(
T
)
σT
4
s
S
т.н
,
(3)
где
ε
s
(
T
)
— интегральная степень черноты вольфрама [14]. Тогда суммарная
плотность потока излучения на внутренней поверхности оболочки площадью
S
в
можно определить соотношением
q
Σ
в
=
q
0
+
q
т
=
Q
s
S
в
,
(4)
а долю интегральной плотности потока излучения тела накала в области
непрозрачности
δ
т
=
δ
т
АЧТ
= 1
−
F
0
−
3
T
s
=
q
т
q
Σ
в
,
(5)
где
F
0
−
3
T
s
— доля интегрального потока излучения абсолютно черного те-
ла (АЧТ) при температуре
T
s
в области прозрачности кварцевого стекла в
спектре излучения при длинах волн
λ <
3
мкм — табличная функция
λT
s
.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 1 61
