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Velocity distributions in a gaseous plasma: I. Derivation of flow types within a helium plasma

Authors

  • P. Meubus,

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering, Université Laval, Québec, Québec
    • Département des Sciences, Université de Québec (Chicoutimi)
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  • J. R. Parent

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering, Université Laval, Québec, Québec
    • Département des Sciences, Université de Quebéc (Trois-Rivières)
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Abstract

Velocity distributions in a plasma jet are generally determined by means of direct methods which are liable to alter the medium, especially at very high temperatures. A gas flow model is proposed, which is worked out from the luminous profile of a helium plasma jet, such as viewed through a dense orange glass filter. The knowledge of the luminous profile equation, temperature distribution, gas flow rate and energy balance completely determine the velocity distribution in the plasma. Boundary conditions lead, in certain cases, to the concept of an axial turbulent core. The helium plasma was operated at 27 kW, with a gas flow rate of 7.2 g/minute. The jet was issuing into an atmosphere kept at 300 mm Hg in order to favor conditions leading to laminar flow.

Abstract

Les distributions de vitesse dans un plasma gazeux sont généralement déterminées par des méthodes directes qui modifient les conditions du milieu à mesurer, surtout lorsque les températures sont élevées. Un modèle d'écoulement est proposé; il est obtenu à partir du profil lumineux d'un plasma d'hélium, tel qu'observé à travers un filtre coloré orange.

La connaissance de l'équation du profil lumineux, de la distribution des températures dans le plasma, d'une balance de matière et d'énergie, permettent de déterminer complètement la distribution des vitesses. Les conditions limites imposent, dans certains cas l'existence d'une zone axiale turbulente. On peut ainsi diviser le plasma en zones distinctes caractérisées par un régime d'écoulement particulier.

Le plasma d'hélium était généré à 27 kW, avec un débit gazeux de 7.2 g/minute. Le jet de plasma débouchait dans une atmosphère maintenue à 300 mm Hg en vue de créer des conditions favorables à l'écoulement laminaire.

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