Elaboration par projection plasma d'un revêtement céramique sur ...

Chapitre IV : Développement et optimisation de la sous-couche nanostructurée
Pour estimer la pression dynamique du plasma, sa vitesse « moyenne » en sortie de tuyère a
été calculée à l’aide du logiciel ALEX ® (logiciel permettant de calculer l’ensemble des
données thermodynamiques associées à un mélange plasma) selon la procédure suivante : (1)
la température « moyenne » est déduite de l’enthalpie massique du plasma (énergie électrique
fournie au gaz moins pertes thermiques dans la torche) ; (2) de cette température est déduite
via les tables thermodynamiques, une masse volumique moyenne de l’écoulement et (3) la
vitesse moyenne est alors approximée par l’équation (D–1):
(D–1)
- 149 -
Dm
v =
ρ.
S
avec Dm le débit massique de gaz plasmagène, ρ sa masse volumique moyenne obtenue pour
la température extraite d’ALEX ® et S la section de sortie de la tuyère de la torche.
Les valeurs de la vitesse du gaz obtenues par cette procédure sont reportées dans le Tableau
D.2-1, ainsi que les valeurs de la vitesse du liquide injecté estimées suite à la mesure du débit
massique pour un injecteur donné et une pression d’injection donnée.
L’interaction entre le jet de liquide et le jet de plasma a été séparée en deux composantes :
effet hydrodynamique,
effet thermique.
D.2.1.1.1. Effet hydrodynamique
Les effets hydrodynamiques liés à la rencontre du jet de liquide et de l’écoulement plasma
sont prédominants dans les tout premiers instants. En effet, le temps de fragmentation du
liquide est inférieur d’un à deux ordres de grandeurs au temps d’évaporation du solvant [113],
[114]. Cette fragmentation conditionne la taille des gouttes et donc la quantité de matière
solide contenue dans chaque goutte. Aussi, est-il important de connaitre le mode de
fragmentation en fonction des conditions plasma [117] afin d’évaluer la qualité du traitement
cinétique de la suspension. Le nombre adimensionnel de Weber ou Weber relatif entre le jet
de liquide et le plasma a été déterminé pour chaque mélange de gaz plasmagènes afin de
prédire le mode de fragmentation du liquide (Tableau D.2-2). Pour cela, la vitesse d’une
particule est considérée comme égale à la vitesse d’injection et son diamètre est considéré
comme égale au diamètre de sortie de l’injecteur.
Mélange plasma Ar/He/H2
(Nl/min)
30/30/0 45/45/0 90/45/0 45/45/0 45/45/3
Diamètre de tuyère (mm) 8 8 8 6 6
Weber relatif 81 177 330 360 470
Tableau D.2-2 : Calcul des nombre de Weber relatif