Calcul du transfert radiatif dans des arcs et des plasmas thermiques : application à l'hydrogène et au méthane

par Hassan Riad

Thèse de doctorat en Génie des procédés. Plasmas

Sous la direction de Alain Gleizes.

Soutenue le 15-02-2030

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Ce travail consiste a calculer la puissance transportee par rayonnement dans les plasmas thermiques etablis dans un gaz a une seule espece ou a plusieurs especes. Ce calcul a ete effectue a partir de l'equation du transfert radiatif qui est difficile a resoudre a cause de la complexite de la repartition spectrale du rayonnement et de l'existence des gradients de temperature, de pression et de concentration. Pour ces raisons, le calcul du transfert radiatif a ete base sur des methodes approximatives. On suppose que le milieu est en e. T. L. Et non diffusif et on a developpe les methodes suivantes: - methode du coefficient d'emission nette, en milieu homogene et isotherme, qui a ete appliquee au cas d'un plasma d'arc electrique pour les gaz suivants: hydrogene, carbone, oxygene, vapeur d'eau, melanges argon-carbone, fluorures de carbone (cf#4 ou c#2f#6) et melanges hexafluorure de soufre-cf#4 ou c#2f#6 avec des temperatures allant de 5 000 a 30 000 k et une pression de 0,05 a 1,6 mpa. Cette methode permet de calculer avec une assez bonne precision, la temperature dans les regions les plus chaudes. Les resultats de cette approche montrent d'une part que le carbone est plus emissif que les autres especes etudiees ici et d'autre part que le rayonnement net d'un melange de deux especes n'est pas systematiquement proportionnel aux valeurs du rayonnement des deux especes. - methode du corps gris dans differentes bandes de frequence (ou de longueur d'onde): elle est fondee sur le decoupage du spectre de frequence en quelques bandes spectrales en supposant que sur chaque bande spectrale, le coefficient d'absorption total est constant a l'interieur d'une bande, pour une temperature donnee. Cette etude a ete appliquee aux plasmas thermiques etablis dans l'hydrogene, le methane, l'hexafluorure de soufre (sf#6) et les melanges sf#6-cuivre. - methode des caracteristiques partielles: elle traite le transfert radiatif en tenant compte a la fois de la structure reelle du spectre et des gradients de temperature ou des densites de particules. Cette methode est plus performante mais plus lourde que les deux precedentes et a ete appliquee a l'hydrogene et le methane. Ces deux dernieres approches consistent a etablir des banques de donnees en fonction de la temperature variant de 300 a 30 000 k et de pression de 0,1 a 1 mpa. Ces donnees sont ensuite utilisees dans des modeles d'arc pour etudier l'emission et l'absorption du rayonnement dans les plasmas thermiques. Les resultats montrent, dans le cas monodimensionnel et suivant un profil de temperature, une forte absorption du rayonnement dans le gaz froid, lorsque l'arc est etabli dans un gaz moleculaire. Dans les regions froides d'un milieu de methane, l'absorption est tres importante dans l'uv et peut atteindre 90% du rayonnement emis par les regions chaudes

  • Titre traduit

    Calculation of radiative transfer in arcs and thermal plasmas: application to hydrogen and methane


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Informations

  • Détails : 1 vol. ([7]-125-[10] p.)

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1996TOU30178
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