Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Pierre FAUCHAIS : Professeur - SPCTS (Science des procédés céramiques et des traitements de surface) - CNRS UMR 6638 - Université de Limoges-Faculté des sciences
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les plasmas thermiques (cf. dossier ), à la pression atmosphérique ou à son voisinage (c’est-à-dire de 10 à 500 kPa), peuvent être produits à des puissances comprises entre quelques centaines de watts, par exemple pour le micro-découpage, et un peu plus d’une centaine de megawatts pour les fours métallurgiques à courant continu. Ils couvrent donc un très large domaine d’applications : découpage ou soudage des pièces métalliques, traitements de surface et dépôts, métallurgie extractive, refusion-purification des métaux, sphéroïdisation et purification des particules, analyse chimique, chauffage des répartiteurs de coulée, chimie, synthèse de poudres nanométriques ou ultrafines, fabrication des pièces de forme, traitement des déchets.
Dans cette présentation nous vous proposons de décrire les différents types de torches utilisées industriellement dans les applications citées.
Pour de plus amples renseignements sur les plasmas thermiques, et en particulier sur la théorie des plasmas, le lecteur est invité à consulter dans cette base de données, et du même auteur, la référence de la bibliographie : Plasmas thermiques : aspects fondamentaux.
L'expertise technique et scientifique de référence
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- Version archivée 1 de mars 1990 par Pierre FAUCHAIS
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Arcs à courant continu2. Plasmas RF
2.1 Principes
Les plasmas thermiques RF sont caractérisés par une absence totale d’électrodes, le transfert d’énergie de la source au plasma étant effectué par couplage inductif. Le principe de fonctionnement est tout à fait similaire à celui du chauffage des métaux par induction . Cependant la « charge », c’est-à-dire le plasma conducteur, a une conductivité électrique nettement plus basse que celle de la majorité des métaux ( cf. tableau 1). Cela a une influence directe sur la fréquence optimale, la taille du réacteur et la puissance minimale nécessaire pour maintenir une décharge stable.
La théorie classique du chauffage par induction indique que des courants de Foucault vont circuler dans un tube cylindrique de rayon externe r n et d’épaisseur δ (épaisseur de peau) qui a pour expression approchée :
avec :
- f :
- fréquence de l’oscillateur de la source (Hz)
- µ0 :
- perméabilité du vide ( µ0 = 4π × 10–7 H/m)
- σ :
- conductivité électrique (A/V × m).
Comme pour les métaux, le courant ne circule que dans l’épaisseur de peau, c’est-à-dire dans une couronne de plasma, et la partie centrale n’est chauffée que par conduction-convection. La figure 2 schématise une telle décharge. Le tableau 1 indique quelques épaisseurs de peau en fonction de la fréquence.
La réduction de f accroît δ et donc l’uniformité de la distribution d’énergie, mais, en contrepartie, elle diminue l’efficacité...
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Plasmas RF
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FAUCHAIS (P.) - Plasmas thermiques : aspects fondamentaux. - [D 2 810]. Base documentaire « Convertisseurs et machines électriques » (2005).
-
(2) - PATEYRON (B.) - * - Software of thermodynamic and transport properties (ADEP data). http://ttwinner.free.fr
-
(3) - ECKERT(H.U.) - The induction arc: a state of the art review. - High Temp., 6, p. 99 à 134 (1974).
-
(4) - BOULOS (M.I.) - The inductively coupled R.F. plasma. - Pure and Appl. Chem. 57, p. 1321-1352 (1985).
-
(5) - BOULOS (M.I.) - Radio-frequency plasma developments, scale-up and industrial applications. - J. High Temp. Chem. Proc., 1, p. 401-411 (1992).
-
(6) - BOULOS (M.I.) - The inductively coupled radio frequency plasma. - J. High Temp. Mat. Proc., 1, p. 17-39 (1997).
- ...
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