Thermodynamique et énergétique

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• syllabus
• notes supplémentaires
• transparents
• énoncés d'exercices

• Thermodynamique des gaz idéaux
• Introduction au transfert de chaleur et aux échangeurs de chaleur
• Turbines à gaz
• Installations frigorifiques
• Equilibre des phases, thermodynamique des vapeurs
• Compression, détente des gaz
• Pertes de charge
• Thermodynamique de l'air humide
• Introduction aux cycles de Rankine

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'apprentssage suivants:

• AA1.1, AA1.2, AA1.3
• AA2.1, AA2.2, AA2.5
• AA3.2, AA3.3
• AA5.1, AA5.5, AA5.6
• AA6.1, AA6.4

En se fondant sur les connaissances scientifiques de base acquises en chimie-physique et thermodynamique fondamentale de candidature, le cours entend initier aux principales applications de la thermodynamique technique. Il entend également fournir des bases opérationnelles au calcul thermodynamique d'une part, à l'évaluation des systèmes énergétiques d'autre part.

La contribution de cette UE au développement et à la maîtrise des compétences et acquis du (des) programme(s) est accessible à la fin de cette fiche, dans la partie « Programmes/formations proposant cette unité d’enseignement (UE) ».

L'examen consiste en des questions théoriques (durée : 1,5 heures) et d'exercices (durée : 2,0 heures). L'examen est écrit, sans livres et notes mais avec un formulaire fourni aux étudiant(e)s pour les exercices. La note sur la partie théorique vaut pour 50% de la note finale. Egalement, la note sur les exercices d'examen vaut pour  50% de la note finale.

• Cours magistral
• Séances d'exercices

• Les fondements de la thermodynamique technique : équations du travail moteur, gaz idéal, propriétés des systèmes gazeux, diagramme entropique, transformations simples. Irréversibilités, travaux de frottement répartis, pertes de charge singulières.
• Compression et détente : étude énergétique, modèles/rendements isentropique et polytropique, compresseurs, ventilateurs, turbines, machines axiales et radiales, courbes caractéristiques d'une turbomachine, d'un circuit, point de fonctionnement et stabilité, compresseurs à refroidissements intermédiaires.
• La thermodynamique des vapeurs : changement de phase, calcul des variables d'état, titre, diagrammes et tables thermodynamiques.
• L'air humide : formalisme,  humidité absolue/relative, température sèche/humide, diagramme de Mollier, mélange air-eau, mélanges d'airs humides.
• Les échangeurs de chaleur : loi de Fourier, coefficient de convection, coefficient global de transmission de la chaleur à travers une paroi, échangeurs tubulaires à courants parallèles et à contre-courant, efficacité des échangeurs de chaleur.
• Les turbines à gaz : calcul du cycle thermodynamique, optimisation, applications.
• Les installations motrices à vapeur : cycle de Rankine-Hirn, composants, analyse énergétique, bilans d'énergie, rendements, contraintes physiques/thermodynamiques, introduction à l'analyse exergétique
• Les machines frigorifiques : cycle simple, critères de choix du fluide thermodynamique, cycle à double compression et double détente, cycles en cascade. La pompe à chaleur.
• Travaux pratiques : ils comportent des séances d'exercices.
• Méthodes : Privilégier, conjointement, la compréhension de la physique des phénomènes et l'initiation (sommaire, à la fois descriptive et technologique) aux machines permettant la mise en oeuvre des transformations thermodynamiques

• Notes du cours LMECA1855, disponibles sur le site i-campus du cours et au SICI. Obligatoire.
• Transparent du cours magistral, disponibles sur le site i-campus du cours. Obligatoire.
• Ennoncés d'exercices,  disponibles sur le site i-campus du cours. Obligatoire.
• Eléments de thermodynamique technique, J. Martin, P. Wauters, Presses universitaires de Louvain, 2014. Conseillé
• M. J. Moran, H.N. Shapiro : Fundamentals of Engineering Thermodynamics, John Wiley, 1995. Conseillé

Notes du cours LMECA1855, disponibles sur le site i-campus du cours et au SICI