مدل پایه محاسبه دمای ماکروسکوپیک شعله پلاسمایی و مقایسه با دمای برانگیختگی الکترونی به روش بیناب نمایی برای مشعل قوسی غیرانتقالی با جریان مستقیم

روش بیناب­ نمایی به عنوان روش تشخیصی برای پلاسماهای آزمایشگاهی بسیار متداول است. پژوهش حاضر با توجه به روش بیناب­ نمایی از دو منظر قابل توجه و ارزش است. یکی این که دمای ماکروسکوپیک شعله پلاسمایی مورد نظر با جزییات پایه و دقیق مورد تحلیل قرار گرفته است. در گزارش های بین المللی نیز نسبت به دمای برانگیختگی الکترونی، بسیار کمتر به آن پرداخته شده، و در گزارش ­های داخلی نیز شاید حتی یافت نشود. از این رو بررسی آن قابل توجه و حائز اهمیت است. در نگاه دوم نیز با توجه به طراحی یک مشعل حرارتی، تخمین دما و مشخصات بینابی مشعل جدید، لازم و هدفمند بوده است. نتایج با استفاده از روش رسم بولتزمن، تحلیل دقیق از نمودار فرتریت و انتخاب شاخه P در گذار معروف به سامانه منفی اول  N۲+(B-X) ببرای مولکول دو اتمی نیتروژن غالب در هوا، محاسبه شده است. با انتخاب دقیق اعداد کوانتمی ترازهای چرخشی در شدت های بیشینه بیناب مربوطه، دمای ماکروسکوپیک شعله پلاسمایی و دمای برانگیختگی الکترونی مشعل، به ترتیب در حدود  ۲۰۰۰ (۰.۱۷ eV) و ۶۴۰۰ (۰.۵۲ eV)  کلوین به­ دست آمده است. نتایج دمایی این نمونه مشعل حرارتی با گزارش­ های معتبر بین المللی مقایسه شده و نیز با رهیافت ترمودینامیکی در همین شرایط در نوار کمترین دمای قابل انتظار قرار دارد. یعنی با یک شعله پلاسمای حرارتی نزدیک به دمای تحریک الکترونی (بیش از ۴۰۰۰ هزار کلوین) فاصله داریم. بنابراین، برای طراحی دقیق یک مشعل حرارتی با الکترودها و پارامترهای مناسب برای رسیدن به دمای ماکروسکوپیک در گستره ۲۰۰۰ تا ۴۰۰۰ کلوین، این طراحی در کمترین دما یا کمترین بهره دمایی برای طرح آینده (با هدف ساخت مشعل زباله سوز) قرار دارد و این نتایج مهم و ضروری به شمار می ­آیند.

کلیدواژه ها:

دمای ماکروسکوپیک شعله پلاسمایی ، مشعل پلاسمایی با جریان مستقیم غیرانتقالی ، دمای برانگیختگی الکترونی ، بیناب نمایی نوری