Estudo de temperatura de plasma de álcool através de espectroscopia de emissão natural radical C2*

Abstract

Non-intrusive methods of diagnosis, such as spectral analysis of the radiation emitted by the system, have been used as a viable alternative for determining the temperature of combustion systems. Among them, the determination of temperature by natural emission spectroscopy has the advantage of requiring relatively simple experimental devices. Once Chemiluminescent species are formed directly in the excited state, the collection and recording of radiation emission spectrum is enough to determine the temperature (CARINHANA, 2008). In this study we used the process of making direct comparisons between the experimental spectra obtained in the laboratory from the plasma of alcohol, and the theoretical spectra plotted from a computer program developed at the IEAv. The objective was to establish a fast and reliable method to measure the rotational temperature of the radical C2*. The results showed that the temperature of the plasma, which in turn can be taken as the rotational temperature of the system, is proportional to the pressure. The temperature values ranged from ca. 2300 ~ 2500 K at a pressure of 19 mmHg to 3100 ~ 3500 K for the pressure of 46 mmHg. The temperature values are somewhat smaller when we consider the theoretical spectrum as a Lorentzian curve. The overlap of the spectra was better when using the profile curve, but still were not exactly superimposed. The solution to improve the overlap of the theoretical with the experimental spectra is the use of a curve that has the convolution of two profiles analyzed: Lorentzian and Gaussian. This curve is called the Voigt profile, which will also be implemented by programmers and studied in a next work

Métodos não-intrusivos de diagnóstico, como a análise espectral da radiação emitida pelo sistema, têm sido empregados como uma alternativa viável para determinação de temperatura de sistemas de combustão. Dentre eles, a determinação de temperatura por espectroscopia de emissão natural possui a vantagem de requerer dispositivos experimentais relativamente simples. Uma vez que as espécies quimioluminescentes são formadas diretamente no estado excitado, basta a coleta de radiação e o registro do espectro de emissão para a determinação da temperatura (CARINHANA, 2008). Neste trabalho foi utilizado o processo que consiste na comparação direta entre os espectros experimentais obtidos no laboratório com o plasma de álcool, e os espectros teóricos construídos a partir de um programa computacional desenvolvido no próprio IEAv. O objetivo foi estabelecer um método rápido e confiável para se medir a temperatura rotacional do radical C2*. Os resultados mostraram que a temperatura do plasma, que por sua vez, pode ser tomada como a temperatura rotacional do radical, é proporcional à pressão. Os valores da temperatura variaram desde ca. 2300 ~ 2500 K para uma pressão de 19 mmHg até 3100 ~ 3500 K para a pressão de 46 mmHg. Os valores de temperatura são um pouco menores quando consideramos o espectro teórico como uma curva lorentziana. A sobreposição dos espectros foi melhor quando utilizamos este perfil de curva, mas ainda não ficaram exatamente sobrepostos. A solução para melhorar a sobreposição do espectro teórico com o experimental consiste no uso de uma curva que tenha a convolução dos dois perfis analisados: lorentziana e gaussiana. Esta curva é chama de perfil de Voigt, que será ainda implementada pelos programadores e estudada num próximo trabalho