Thermique et thermodynamique
Code UE : USME4E
- Cours
- 3 crédits
Responsable(s)
Christophe HOAREAU
Dany GAILLON
Public, conditions d’accès et prérequis
Outils mathématiques : équations différentielles, équations aux dérivées partielles.
Notions de travail, température, chaleur, énergie et les états de la matière.
Connaissance du système d’unités international et leurs conversions.
Notions de travail, température, chaleur, énergie et les états de la matière.
Connaissance du système d’unités international et leurs conversions.
Objectifs pédagogiques
Etudier les notions de base de la thermodynamique appliquée, de la thermique et avoir une vision d’ensemble sur les énergies renouvelables (énergie solaire, éolienne, géothermie, biomasse).
Comprendre et savoir faire un bilan énergétique d’une installation comportant des machines thermiques.
Maîtriser les différents cycles de puissance à gaz ou à vapeur.
Analyser les différentes formes d’énergies.
Etre capable d’étudier un cycle combiné et une installation de production d’énergie grâce à la cogénération.
Avoir des connaissances indispensables de la thermique, de la climatisation et de la production du froid.
Consolider les notions essentielles telles que :
les différents modes de transferts thermiques
les échangeurs de chaleur
les chaudières et la combustion
la réglementation thermique du bâtiment et le diagnostic de performance énergétique(DPE).
Comprendre et savoir faire un bilan énergétique d’une installation comportant des machines thermiques.
Maîtriser les différents cycles de puissance à gaz ou à vapeur.
Analyser les différentes formes d’énergies.
Etre capable d’étudier un cycle combiné et une installation de production d’énergie grâce à la cogénération.
Avoir des connaissances indispensables de la thermique, de la climatisation et de la production du froid.
Consolider les notions essentielles telles que :
les différents modes de transferts thermiques
les échangeurs de chaleur
les chaudières et la combustion
la réglementation thermique du bâtiment et le diagnostic de performance énergétique(DPE).
Compétences visées
Connaissances des mécanismes d’échanges thermiques.
Compréhension des machines thermiques utilisées dans l’industrie.
Vision globale sur la production et l’utilisation d’énergies
Compréhension des machines thermiques utilisées dans l’industrie.
Vision globale sur la production et l’utilisation d’énergies
Contenu
Thermodynamique
Introduction : généralités et principes fondamentaux
définition, notion de systèmes, volumes de contrôle et variables thermodynamiques
état d’équilibre d’un système et variables d’état
systèmes ouverts, fermés, évolution d’un système
Energie et chaleur :
formes d’énergies, conversion et transfert d’énergie en chaleur, travail
le bilan d’une énergie d’un système
énoncé du premier principe de la thermodynamique PPT : définition de l’enthalpie
notion de rendement
Evolutions du système et transformations
différentes formes d’évolution :isotherme, isovolume, isobare
évolutions réversibles et irréversibles
conséquences des lois d’évolution : évolutions isentropiques (transformations adiabatiques et réversibles) et polytropiques
énoncé du deuxième principe de la thermodynamique : l’entropie
Cycles thermodynamiques
bilan d’énergie dans un cycle (fermé ou ouvert)
définition d’une machine thermique (rendement thermodynamique et rendement de Carnot)
application du deuxième principe de la thermodynamique
rendements des machines thermiques et frigorifiques (TAG, PAC, Frigo…)
Diagrammes thermodynamiques
Clapeyron, Watt
Entropique T,S
Enthalpie H, S
Cycles de puissance à gaz
Cycle d’Otto, Diesel, Stirling
Cycle de Baryton Turbine à gaz (régénération et réfrigération)
Rendement du cycle
Cycles de puissance à vapeur
Utilisation de la vapeur et les notions de changement d’état
Diagramme de Mollier pour la détermination des variables thermodynamiques
Cycle de RANKINE et HIRN (cycles à régénération ou à soutirage)
Améliorations du rendement du cycle
Combustion
Notions de base de la combustion et des combustibles
Richesse du mélange, pauvreté
Application à l’étude d’une chaudière industrielle ou domestique
Cycles combinés et cogénération
Importance du cycle combiné pour la production et l’économie d’énergies
Principe de la cogénération et le rendement
Notion de climatisation
L’air sec et l’air atmosphérique
L’air humide et l’utilisation du diagramme psychométrique
Etude d’une C.T.A (centrale de traitement d’air)
Thermique
Introduction aux transferts de la chaleur
Conduction
Loi de Fourier
Equation de la conduction
Modèle d’étude en régime permanent
Convection
Loi de Newton
Nombres sans dimensions (Nusselt, Prandtl, Péclet, Grashof, Reynolds, Margoulis, Stanton)
Convection naturelle, convection forcée
Rayonnement
Définitions
Emittance énergétique d’un corps : loi de Stéphan-Boltzmann
Puissance transmise par rayonnement
Echangeurs de chaleur
Généralités sur les échangeurs
Flux échangé et coefficient global d’échange
NUT (nombre d’unités de transfert) et l’efficacité
Fonctionnement à co-courant ou contre-courant
Calcul des échangeurs : méthode MLDT et méthode NUT
Utilisation des échangeurs (condenseurs, évaporateurs, surchauffeurs)
Réglementation thermique dans le bâtiment
RT2005, 2010 : coefficients et Ubat
DPE (Diagnostic de Performance Energétique)
Energies Renouvelables
Différentes formes ENR (solaire, géothermique, éolienne…)
Détermination des puissances produites
Raccordement aux réseaux
Introduction : généralités et principes fondamentaux
définition, notion de systèmes, volumes de contrôle et variables thermodynamiques
état d’équilibre d’un système et variables d’état
systèmes ouverts, fermés, évolution d’un système
Energie et chaleur :
formes d’énergies, conversion et transfert d’énergie en chaleur, travail
le bilan d’une énergie d’un système
énoncé du premier principe de la thermodynamique PPT : définition de l’enthalpie
notion de rendement
Evolutions du système et transformations
différentes formes d’évolution :isotherme, isovolume, isobare
évolutions réversibles et irréversibles
conséquences des lois d’évolution : évolutions isentropiques (transformations adiabatiques et réversibles) et polytropiques
énoncé du deuxième principe de la thermodynamique : l’entropie
Cycles thermodynamiques
bilan d’énergie dans un cycle (fermé ou ouvert)
définition d’une machine thermique (rendement thermodynamique et rendement de Carnot)
application du deuxième principe de la thermodynamique
rendements des machines thermiques et frigorifiques (TAG, PAC, Frigo…)
Diagrammes thermodynamiques
Clapeyron, Watt
Entropique T,S
Enthalpie H, S
Cycles de puissance à gaz
Cycle d’Otto, Diesel, Stirling
Cycle de Baryton Turbine à gaz (régénération et réfrigération)
Rendement du cycle
Cycles de puissance à vapeur
Utilisation de la vapeur et les notions de changement d’état
Diagramme de Mollier pour la détermination des variables thermodynamiques
Cycle de RANKINE et HIRN (cycles à régénération ou à soutirage)
Améliorations du rendement du cycle
Combustion
Notions de base de la combustion et des combustibles
Richesse du mélange, pauvreté
Application à l’étude d’une chaudière industrielle ou domestique
Cycles combinés et cogénération
Importance du cycle combiné pour la production et l’économie d’énergies
Principe de la cogénération et le rendement
Notion de climatisation
L’air sec et l’air atmosphérique
L’air humide et l’utilisation du diagramme psychométrique
Etude d’une C.T.A (centrale de traitement d’air)
Thermique
Introduction aux transferts de la chaleur
Conduction
Loi de Fourier
Equation de la conduction
Modèle d’étude en régime permanent
Convection
Loi de Newton
Nombres sans dimensions (Nusselt, Prandtl, Péclet, Grashof, Reynolds, Margoulis, Stanton)
Convection naturelle, convection forcée
Rayonnement
Définitions
Emittance énergétique d’un corps : loi de Stéphan-Boltzmann
Puissance transmise par rayonnement
Echangeurs de chaleur
Généralités sur les échangeurs
Flux échangé et coefficient global d’échange
NUT (nombre d’unités de transfert) et l’efficacité
Fonctionnement à co-courant ou contre-courant
Calcul des échangeurs : méthode MLDT et méthode NUT
Utilisation des échangeurs (condenseurs, évaporateurs, surchauffeurs)
Réglementation thermique dans le bâtiment
RT2005, 2010 : coefficients et Ubat
DPE (Diagnostic de Performance Energétique)
Energies Renouvelables
Différentes formes ENR (solaire, géothermique, éolienne…)
Détermination des puissances produites
Raccordement aux réseaux
Modalité d'évaluation
Contrôle continu (QCM et exercices notés), partiels, études de cas (application industrielle)
Cette UE apparaît dans les diplômes et certificats suivants
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Intitulé de la formation |
Type |
Modalité(s) |
Lieu(x) |
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Type
Diplôme d'ingénieur
|
Lieu(x)
Alternance
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Lieu(x)
Normandie
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Intitulé de la formation
Diplôme d'ingénieur Spécialité génie industriel, en partenariat avec l'ITII Normandie En FC
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Type
Diplôme d'ingénieur
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|||
Intitulé de la formation | Type | Modalité(s) | Lieu(x) |
Contact
Cnam Normandie
24 bis rue Jacques boutrolle d'Estaimbuc BP111
76134 Mont Saint Aignan
24 bis rue Jacques boutrolle d'Estaimbuc BP111
76134 Mont Saint Aignan
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Enseignement non encore programmé
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