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STM-GCE-05-Thermo appliquée

ue-gec-stm-gce-05

Responsable(s) du contenu pédagogique


Total crédits : 5
Total heures : 33 (15 cours, 13,5 TD, 4,5 projet)
Total heures travail personnel : 10


Prérequis

- Premier et deuxième principes de la thermodynamique,
- Propriétés thermodynamiques des fluides (Gaz parfaits et gaz réels, les liquides)
- Transferts de chaleur et de masse : notions de base


Objectif

- Acquérir la maîtrise d'utilisation des diagrammes thermodynamiques, des bases de données numériques et de calcul progiciel des propriétés et des cycles thermodynamiques essentiels;
- Acquérir la maîtrise des méthodologies de calculs des bilans thermodynamiques des installations frigorifiques mono-étagées et des installations motrices à vapeur.
- Acquérir les compétences nécessaires afin d'évaluer toutes les propriétés psychrométriques d'un air humide
- Apprendre de calculer un taux d'évaporation dans des cas simples
- Apprendre faire des bilans de matière et d'énergie sur une paroi
- Connaître les notions principales sur les transports internes de chaleur et de matière dans un milieu poreux soumis à un flux de séchage ou à un taux d'humidité élevé


Programme

- Changements d'état des fluides frigorigènes et de la vapeur d'eau, diagrammes de base;
- Caractérisation et établissement du diagramme enthalpique (h, lnp). Etudes des cycles frigorifiques fondamentaux à compression mécanique;
- Diagramme de Mollier (h, s), cycles moteurs à vapeur (Carnot, Rankine, cycles avec resurchauffe et soutirage);
- Production combinée travail – chaleur de cogénération, installations à contre pression;
- Re-compression mécanique de la vapeur.
- Caractéristiques d'un air humide
- Propriétés du mélange d'air humide
- Changement de phase de l'eau contenue dans une masse d'air humide et diagramme de Clapeyron
- Définition des grandeurs spécifiques d'un air humide
- Applications des compétences acquises dans des cas d'étude concrètes : Traitement des données météorologiques (base des données METEONORM) pour différents types climatiques
- Identification des journées caractéristiques


Compétences attendues

- Savoir utiliser les diagrammes et les méthodes thermodynamiques appliquées aux calculs des cycles frigorifiques et des cycles moteurs à vapeur, utilisées en génie climatique et énergétique;
- Savoir utiliser certains outils progiciels dédiés au calcul des propriétés des fluides frigorigènes et de vapeur d'eau, et au dimensionnement des cycles frigorifiques et des cycles à vapeur de base.
- Concevoir et développer un simple dispositif de calcul sur Excel afin de traiter des données météorologiques saisonniers
- Mettre en place des outils d'aide à la conception et pré-dimensionnement de systèmes de traitement d'air (approfondissement en 4ème année de formation)


Contraintes pédagogiques - Méthodes pédagogiques

- Changements d'état des fluides frigorigènes et de la vapeur d'eau, diagrammes de base;
- Caractérisation et établissement du diagramme enthalpique (h, lnp). Etudes des cycles frigorifiques fondamentaux à compression mécanique;
- Diagramme de Mollier (h, s), cycles moteurs à vapeur (Carnot, Rankine, cycles avec resurchauffe et soutirage);
- Production combinée travail – chaleur de cogénération, installations à contre pression;
- Re-compression mécanique de la vapeur.
- Caractéristiques d'un air humide
- Propriétés du mélange d'air humide
- Changement de phase de l'eau contenue dans une masse d'air humide et diagramme de Clapeyron
- Définition des grandeurs spécifiques d'un air humide
- Applications des compétences acquises dans des cas d'étude concrètes : Traitement des données météorologiques (base des données METEONORM) pour différents types climatiques
- Identification des journées caractéristiques


Mode d'évaluation

- Contrôle de fin de semestre (2h)

Partie traitement d'air humide:

- Contrôle de fin de semestre (1.5h)
- Rapport de 10 pages sur le projet Air Humide à rendre (coef 30% pour la note de l'air humide)


Bibliographie

- Thermodynamique appliquée au génie climatique, cours polycopié, R. Boussehain
- Thermodynamics. An engineering approach, A. Cengel and M.A. Boles, 6th ed., McGraw-Hill, 2006
- Thermodynamique et Energétique, L. BOREL, D. FAVRAT, Ed. Polytechnique Romandes 2005.
- Le Pohlmann - Manuel technique du froid, W. Maake, H.-J. Eckert, Jean-Louis Cauchepin, 2nd ed.Ed. PYC Livres.
- ASHRAE Handbook (Fundamentals, Refrigeration), Herrmann & al.
- Thermodynamique Appliquée : Technique de l'Air Humide, cours polycopié, B. Flament
- Transferts Thermiques : Initiation et approfondissement. Jean-François Sacadura, Lavoisier. Mars 2015.
- Thermodynamique générale et appliquée. Jean-Louis Bretonnet, Editions Ellipses. Juin 2008.
- Thermodynamique de l'ingénieur. Francis Meunier, Editions Dunod. Mai 2014.



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