Combustibles, combustion et transfert de chaleur [ LMECA2160 ]

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• Origine, nature et conditionnement des combustibles.
• Bilans de matière et d'énergie en combustion.
• Physico-chimie et cinétique de la combustion : schémas réactionnels et phénoménologie des modes de combustion.
• Technologies de mise en oeuvre des combustibles : conception et calcul des équipements de combustion et de transfert de chaleur associés.

Eu égard au référentiel AA du programme « Master ingénieur civil mécaniciens », ce cours contribue au développement, à l'acquisition et à l'évaluation des acquis d'apprentissage suivants :

• AA1.1, AA1.2, AA1.3
• AA2.3, AA2.4, AA2.5
• AA3.1, AA3.3
• AA4.1, AA4.2, AA4.3, AA4.4
• AA5.2, AA5.4, AA5.5
• AA6.1, AA6.4

Plus précisément, au terme du cours, l'étudiant sera capable de fournir les bases théoriques et technologiques de l'utilisation des combustibles par l'approche physico-chimique de la combustion et l'étude fonctionnelle des technologies qu'elle met en oeuvre.

• Examen : écrit avec livres, notes de cours et notes personnelles.
• Travaux pratiques comptant pour 25 % de la note finale.

T.P. Labo : Analyse de performance de la combustion d'une chaudière à gaz domestique.

Le cours magistral comporte trois parties :

1. Problématique énergétique des combustibles et leur mise en oeuvre :

• genèse et formation des combustibles
• filières de conditionnement et spécifications
• bilans globaux de matière et d'énergie en combustion
• techniques de contrôle et diagnostic

2. Physico-chimie et cinétique de la combustion :

• mécanismes chimiques, chaines ramifiées
• limites d'explosivité et d'inflammabilité, température de flamme
• vitesse de propagation, déflagration et détonation - formation des polluants
• techniques de mesure

3. Technologie de la combustion et de l'utilisation de la chaleur :

• combustion de gaz : brûleurs à prémélange et à mélange au nez
• combustibles liquides : pulvérisation et diffusion
• combustibles solides : lits fixes, pulvérisation, lits fluidisés
• utilisation de la chaleur : notions de transfert de chaleur.

Les bilans de matière et d'énergie et les calculs physico-chimiques font l'objet d'exercices dirigés et de travaux pratiques de laboratoire. Ces derniers mettent l'accent à la fois sur l'observation phénoménologique, sur les méthodes de contrôle et de diagnostic et sur la technologie mise en oeuvre.

• S.R. Turns, Introduction to Combustion, Mc Graw Hill, 2000.
• K.K. Kuo, Principles of Combustion, Wiley, 2005.
• T. Poinsot & D. Veynante, Theoretical and Numerical Combustion, Edwards, 2003.