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82 Chapitre II : Dispositifs expérimentaux et Méthodologie complètement traitées. De plus, la vitesse des gaz étant inférieure à 100m/s, la vitesse des particules ; même fines, peut difficilement dépasser 50m/s. L’utilisation d’une tuyère supersonique permet de pallier à ce phénomène. En effet, lors de l’utilisation d’une tuyère supersonique, les particules sont traitées et fondues en amont dans la zone de pression 40 à 60 kPa et sont ensuite accélérées entre le convergent et le divergent de la tuyère grâce à la différence de pression existant entre la torche et l’enceinte, comme l’illustre la Figure II-11. Cette accélération du jet de plasma se traduit par l’apparition d’ondes de chocs (ou ondes de mach) visibles à l’œil nu. Ces ondes dépendent de la nature et du débit de gaz plasmagènes ainsi que de la puissance et de la pression dans le réacteur. Les conditions supersoniques sont atteintes lors de l’utilisation d’une tuyère munie d’un convergent divergent et quand la pression dans le réacteur est inférieure à la moitié de la pression dans la torche. Un écoulement est dit supersonique quand c >a et M >1 avec c désignant la vitesse du fluide au point considéré et a la vitesse locale du son, c’est à dire la vitesse du son dans le fluide à la température T et à la pression p du point étudié. M est le nombre de Mach dont la définition est donné par (II-1)et (II-2). Équation II-1 : nombre de Mach (II-2) (II-1) M = c a a= et nRΓT M Avec a et c en m/s, n est le nombre de moles, Γ est le coefficient isentropique que l’on assimile généralement à γ le rapport des chaleur massique à pression et à volume constant, T la température en K, R la constante des gaz parfaits et M la masse atomique du mélange considéré.
Chapitre II : Dispositifs expérimentaux et Méthodologie 83 Figure II-11 : Phénomènes de traitement des particules dans une tuyère supersonique d’une torche à plasma d’induction. II.4.2 Débit et nature des gaz plasmagènes : II.4.2.1 Plasma d’arc : Le choix des débits et de la nature des gaz plasmagènes est déterminant pour une bonne fusion et accélération des particules. Les poudres utilisées étant des poudres réfractaires, un plasma d’argon seul n’est pas suffisant pour traiter thermiquement les poudres, il est nécessaire d’utiliser des mélanges contenant des gaz diatomiques tel que l’hydrogène afin d’avoir une fusion complète des particules.
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