Thermique et thermodynamique

Code UE : USME4E

  • Cours
  • 3 crédits

Responsable national

Boris LOSSOUARN

Responsable opérationnel

Dany GAILLON

Public et conditions d'accès

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.

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).

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

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, Peclet, 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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76134 Mont Saint Aignan

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