Thermodynamique Appliquée

Données Générales
Programme Académique	Formation ECAM Arts & Métiers			:
Type d'EC	Cours
Cours : 10h00 TD : 10h00 TP : 8h00 Durée totale : 48h00	Statut : Obligatoire	Période : SEMESTRE 6	Langue d'enseignement : Français

Acquis d'apprentissage
Acquérir des connaissances de base solides en thermodynamique générale. Acquérir des connaissances de base en thermochimie et processus de combustion. Être capable d'appliquer les lois de la thermodynamique à l'étude des machines thermiques : aptitude à analyser le fonctionnement d'une installation, à écrire des bilans énergétiques et à calculer des rendements. Être capable de dimensionner/ modéliser un moteur thermique destiné à la production de l'électricité et/ou une puissance mécanique. Acquérir une démarche scientifique rigoureuse dans le but de concevoir et dimensionner un futur système industriel lié à la thermodynamique. Disposer d'un vocabulaire technique sur différentes machines motrices ou réceptrices, savoir les rendements associés.

Acquis d'apprentissage

Acquérir des connaissances de base solides en thermodynamique générale.
Acquérir des connaissances de base en thermochimie et processus de combustion.
Être capable d'appliquer les lois de la thermodynamique à l'étude des machines thermiques : aptitude à analyser le fonctionnement d'une installation, à écrire des bilans énergétiques et à calculer des rendements.
Être capable de dimensionner/ modéliser un moteur thermique destiné à la production de l'électricité et/ou une puissance mécanique.
Acquérir une démarche scientifique rigoureuse dans le but de concevoir et dimensionner un futur système industriel lié à la thermodynamique.
Disposer d'un vocabulaire technique sur différentes machines motrices ou réceptrices, savoir les rendements associés.

Contenu
L'application de la thermodynamique à l'étude des machines thermiques est faite sous la forme de cours magistraux et d'exercices de cours qui portent sur les points suivants : - Rappels sur les fluides et leurs transformations, sur les notions de travail, de chaleur et enfin sur le premier et le second principe. - Compresseurs volumétriques et turbocompresseurs : description des grands types de machines, cycle thermodynamique, puissances mises en jeu. - Machines frigorifiques à compression : technologie, fluides frigorigènes, cycle de fonctionnement. - Moteurs à combustion interne : cycle Beau de Rochas et cycle Diesel, rendements et aspects pratiques (éléments constitutifs d'un moteur, combustion, émissions polluantes...) - Turbine à gaz (turbomoteur et turboréacteur) : cycle, rôle des irréversibilités sur le rendement thermique. - Installation motrice à vapeur : étude des cycles de Hirn et de Rankine.

Contenu

L'application de la thermodynamique à l'étude des machines thermiques est faite sous la forme de cours magistraux et d'exercices de cours qui portent sur les points suivants :
- Rappels sur les fluides et leurs transformations, sur les notions de travail, de chaleur et enfin sur le premier et le second principe.
- Compresseurs volumétriques et turbocompresseurs : description des grands types de machines, cycle thermodynamique, puissances mises en jeu.
- Machines frigorifiques à compression : technologie, fluides frigorigènes, cycle de fonctionnement.
- Moteurs à combustion interne : cycle Beau de Rochas et cycle Diesel, rendements et aspects pratiques (éléments constitutifs d'un moteur, combustion, émissions polluantes...)
- Turbine à gaz (turbomoteur et turboréacteur) : cycle, rôle des irréversibilités sur le rendement thermique.
- Installation motrice à vapeur : étude des cycles de Hirn et de Rankine.

Prérequis / corequis
Connaissances de base en thermodynamique - Niveau BAC+2

Bibliographie
1. Les Techniques de l'Ingénieur : Traités "Génie Energétique"et "Machines Hydrauliques et Thermiques" 2. G. N. Hatsopoulos et J. H. Keenan. Principles of General Thermodynamics. John Wiley & Sons, 1965 3. I. M. Klotz et R. M. Rosenberg. Chemical Thermodynamics – Basic Concepts and Methods. 7e éd. Wiley, 2008 4. P. Chambadal. Les machines thermiques. Paris : A. Colin, 1952.

Évaluation(s)
N°	Nature	Coefficient	Objectifs
1	A partir des expériences menées par les étudiants, ils évaluent les performances énergétiques d'une machine thermique. Décrire les hypothèses et déterminer les limites des formules utilisées.	1	Calculer le travail et la chaleur mis en jeu au cours d'une transformation. Isoler un système thermodynamique et lui appliquer la conservation de l'énergie. Étudier les performances énergétiques d'un compresseur volumétrique. Expliciter les hypothèses et les limitations associées aux formules utilisées
2	Un examen écrit de 2H. Il s'agit de dimensionner un système énergétique afin de répondre à un cahier des charges ou d’étudier les performances énergétiques d'une machine thermique (motrice ou réceptrice)	2	Appliquer les méthodes de la thermodynamique générale à l'étude d'une machine thermique idéale : transformations réversibles, fluide parfait... Appliquer les méthodes de la thermodynamique générale à l'étude d'une machine thermique réelle. Interpréter un résultat de calcul. Utiliser un diagramme thermodynamique pour obtenir des propriétés d'un fluide réel.