CONTRIBUTION A L'ETUDE DE L'INFLUENCE DE LA MOLECULE DE CO2 SUR UN PLASMA DE MELANGE Ar-CO2,<br />ETUDE EXPERIMENTALE DE LA REPARTITION RADIALE DES<br />TEMPERATURES DANS UN PLASMA Ar-CO2,

This work is devoted both the experimental and theoretical study of a thermal plasma formed in Ar-CO2. First the composition and thermodynamic properties are calculated versus temperature for various percentages of CO2 and Ar at atmospheric pressure and at thermodynamic equilibrium.Secondly, with a Maecker chamber a spectroscopy emission ananlysis in made for the various proportion of Ar-CO2. The Abel inversion is discussed. The temperatures are obtain from atomic spectral lines (ArI, CI, OI) and diatomic spectral lines (Swan System of C2, Violet system of CN)The main results are:-The local stoechiometric coefficients are not the injected one-The plasma temperature increases with current-The gradient temperature decreases with current-The shape of temperatures of electronic exited levels are modified with the proportion of Ar-CO2- Higher CO2 percentage the lower gradient temperature.-The temperature axis around 7000 to 8500 K-The rotational temperatures correspond to external zone.Ce travail comprend deux parties essentielles: une partie théorique et une partie expérimentale. La partie théorique est consacrée à la mise au point d'un formalisme numérique (méthode de Newton-Raphson) en utilisant tes lois d'équilibre de la thermodynamique pour le calcul de la composition et les propriétés thermodynamiques des plasmas thermiques. Ce calcul a été appliqué pour différentes valeurs de pourcentages de CO2 afin de mettre en évidence l'influence de cette molécule sur les propriétés thermodynamiques du plasma du mélange Ar-CO2, à la pression atmosphérique.La partie expérimentale constitue la partie principale et essentielle de ce travail. Nous avons mis au point la chambre à arc stabilisé par parois (type Maecker modifié) afin de disposer d'un arc stable dans le temps. Les méthodes de diagnostic du plasma sont basées sur la spectroscopie d'émission. Deux méthodes d'interpolation (polynôme, spline) pour le lissage des points expérimentaux sont comparées. Les profils de températures d'excitation sont détermines à partir des raies atomiques (argon, carbone, oxygène) et les profils de température de rotation à partir des spectres moléculaires observés, système de Swan C2(0,0) et système violet de CN(0,0).Les principaux résultats expérimentaux obtenus montrent que :-la composition locale du plasma n'est pas celte injectée,- la température augmente en fonction du courant,-le gradient de température diminue quand le courant augmente,-les formes des profils des températures d'excitation sont modifiées pour le plasma du mélange Ar-CO2-le gradient de température diminue quand on augmente te pourcentage de CO2,- la formation d'un noyau à température élevée sur l'axe de la décharge et d'un début de palier entre 7 000k et 8 500 K,- les températures de rotations sont vraisemblablement celtes de la périphérie

Determination of the real experimental composition of the Ar-CO2 mixture from calculation of the atomic excitation temperature

The temperature profiles in wall-stabilized atmospheric pressure arcs in argon and Ar-CO2 mixture have been obtained at currents of 5 A to 40 A using spectroscopy techniques. The temperature profiles were measured using the absolute intensity of spectral lines. The monatomic excitation temperatures are determined experimentally from three chosen spectral lines of argon (415.86, 427.22, 696.54 nm), spectral lines of carbon (538.03, 477.175 nm) and spectral lines of triple oxygen (777.19, 777.42, 777.54 nm) in wall-stabilized arc. The results show the plasma had not the same composition locally as the gas injected in to the middle of the arc column. The results obtained are in good agreement with previously published data for pure argon and show the gradient formation of an arc core and the increase in axis temperature as the gas mixture is varied from pure argon to Ar-CO2 mixture. Another result of these investigations is to show the importance of high purity gas when using monatomic gases, the addition of even a few per cent of CO2 to argon having a drastic effect both upon extinction of the arc according to current values and upon the temperature profiles