Combustion and fuels

Enseignants

Papalexandris Miltiadis;

Langue
d'enseignement

Anglais

Préalables

Les étudiants doivent avoir maîtrisé les bases de la thermodynamique, telles que couvertes dans les cours LMECA1855 ou LPHYS1343, ainsi que les bases de la mécanique des fluides telles que couvertes dans les cours LMECA1321 ou LPHY1213.

Thèmes abordés

• 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.

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :
1	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 i) d'appliquer les concepts principaux de la thermo-chimie de combustion à l'évaluation de la qualité de la combustion dans des systèmes enérgetiques y compris les moteurs thermiques ii) de réaliser des calculs des équipements de combustion et de transfert de chaleur associés. iii) de comprendre les aspects environmentaux de la combustion des combustion fossils.

Contenu

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 diagnostiques
2. Physico-chimie et cinétique de la combustion :
·  mécanismes chimiques, chaines ramifiées
·  limites d'explosivité et d'inflammabilité, température de flamme
·  Formation des polluants
·  Techniques de mesure
3. Technologie de la combustion et de l'utilisation de la chaleur :
·  Flammes laminaires prémelangées
·  Introduction aux écoulements turbulents
·  Flammes turbulentes prémelangées et applicactions
·  utilisation de la chaleur produite par la combustion.
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

Méthodes d'enseignement

• Cours magistral
• Séances d'exercices
• T.P. Laboratoire : analyse de performance de la combustion d'une chaudière à gaz domestique
• Cours en physique (présentiel)

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

• i) Examen. L'examen consistera des exercices. Il sera écrit  avec des livres, notes de cours et notes personnelles.
• ii) rapport de laboratoire. Le labo est fait par des groupes de 2 ou 3 étudiant.e.s. Le rapport de labor est rédigé par le groupe de manière collective. Une seule note est attribué au rapport de labo (tous les membres d'un groupe recevoient la même note). La participation au labo et la préparation du rapport est obligatoire.
• La note sur l'examen vaut pour 75% de la note finale. La note au rapport de laboratoire vaut pour 25 % de la note finale.  Note finale = 0.75 examen + 0.25 rapport labo
• La note au rapport de laboratoire compte également pour la 2ème session.
• On reserve le droit de faire un examen oral de l’étudiant suite à un incident technique et des suspicions de fraudes

Ressources
en ligne

https://moodle.uclouvain.be/course/view.php?id=819

Bibliographie

• M.V. Papalexandris, Combustion and Fuels, Presses Universitaires de Louvain, 2020. Mandatory. Available at DUC, Grand-Rue 2/14, 1348 Louvain-la-Neuve
• S.R. Turns, Introduction to Combustion, Mc Graw Hill, 2000. Recommended
• K.K. Kuo, Principles of Combustion, John Wiley & Sons Ltd., 2005. Recommended

Support de cours

• Instructions for the laboratory and user's manual of the experimental facility (in English and French), available on the moodle site of the course.
• Laboratory project, available on the moodle site of the course.

Faculté ou entité
en charge

MECA