Contribution à l'étude de la conductivité thermique d'un plasma d'air

P. Andre (1) , A K Kagoné (2) , Z. Koalaga (2) , N Kohio (2) , F. Zougmore (2)

1 LPC - Laboratoire de Physique de Clermont
2 LAME - LAME Ouagadougou, Burkina-Faso

Le choix des matériaux (contact, joues gazogènes), du gaz plasmagène sont des enjeux cruciaux pour l’amélioration des appareillages de coupure. Le refroidissement du milieu et donc l’extinction de l’arc électrique est intimement lié à sa conductivité thermique. Dans les mélanges de gaz et de plasma en équilibre chimique, la conductivité thermique est habituellement déterminée par la somme de quatre conductivités thermiques : les deux conductivités thermiques dues aux mouvements de translation des électrons et des particules lourdes (ions, atomes et molécules), la conductivité interne due aux degrés de libertés (excitation électronique, rotation et vibration) et la conductivité thermique de réaction chimique. Les temps caractéristiques dans les appareillages de coupure sont de l’ordre de la dizaine de milliseconde (écoulement du gaz, déplacement de l’arc sur les joues gazogènes). Ainsi, l’équilibre chimique peut ne pas être atteint et à cet effet nous proposons d’étudier la conductivité thermique d’un plasma d’air sec pour plusieurs pressions (1 atm, 5 atm. 10 atm.). Puis, nous étudions la composition chimique à l’équilibre chimique et l’évolution des concentrations des différentes espèces chimiques pour atteindre leur valeur d’équilibre à l’aide d’un modèle de cinétique chimique. Nous évaluons notamment le temps nécessaire pour atteindre l’équilibre chimique. Nous montrons ainsi que certaines espèces chimiques ont besoin de plus de 1 ms pour atteindre cet équilibre. Nous discutons alors de la validité des hypothèses émises pour le calcul de la conductivité thermique.

Domaines: Physique des plasmas [physics.plasm-ph]

P. Andre, A K Kagoné, Z. Koalaga, N Kohio, F. Zougmore. Contribution à l'étude de la conductivité thermique d'un plasma d'air. Journal International de Technologie, de l'Innovation, de la Physique, de l'Energie et de l'Environnement , 2019, 5, pp.3. ⟨10.18145/jitipee.v5i2.222⟩. ⟨hal-02157513⟩