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  • Généralités

  • A propos de la " Thermodynamique Appliquée"


    Comment optimiser les systèmes énergétiques pour économiser les ressources ? Cette question est un enjeu majeur de notre société pour préparer et préserver son avenir économique et écologique. Les scientifiques et les ingénieurs sont et seront au cœur de cet enjeu en apportant des réponses concrètes et nécessairement innovantes, l’innovation passant souvent par la compréhension. La thermodynamique peut être définie comme la science des transformations de l’énergie. Par conséquent, maîtriser les principes fondateurs de la thermodynamique et comprendre les grands principes de transformation de l’énergie d’un point de vue pratique est une nécessité pour répondre aux enjeux énergétiques auxquels notre société devra faire face. L’objectif de ce cours est de fournir les principales clés permettant à l’ingénieur de comprendre les grands principes de transformation de l’énergie et leur mise en application, notamment par l’intermédiaire de cycles thermodynamiques. La thermodynamique est une science développée principalement au cours du dix-neuvième siècle et a été un élément important de la révolution industrielle. Elle est une science de l’ingénieur par excellence : une théorie scientifique à part entière (encore active) au cœur d’enjeux industriels et sociétaux majeurs d’aujourd’hui et de demain. De ce fait, ceux qui sauront proposer des solutions innovantes, ingénieuses et viables économiquement permettant d’économiser l’énergie et les matières premières pourront développer des activités économiques et industrielles fleurissantes. Ce cours n’est pas un cours d’introduction à la thermodynamique et il est nécessaire de connaître les notions fondamentales de la thermodynamique classique. Ces notions seront cependant rappelées sous une forme volontairement appliquée et non pas axiomatique afin d’en privilégier l’interprétation physique.

     
    Destination: Ce polycopié de la thermodynamique appliquée, est destiné aux étudiants de Master génie mécanique spécialité énergétique spécialement, ainsi qu’aux des étudiants des cycles courts et cycles longs du domaine sciences et techniques d'enseignement
    supérieur. 
    Le manuscrit est constitué de cours détaillé, il est conforme aux programmes de thermodynamique appliquée agrée par le ministère. Sa présentation didactique est le fruit de plusieurs années d’expérience pédagogique de l’auteur. Son contenu résulte de la lecture de nombreux 
ouvrages et documents dont la plupart sont cités dans les références bibliographiques.
    Semestre:2
    Unité d’enseignement: UEF1.2.2
    Matière 1: Thermodynamique appliquée
    VHS: 22h30 (Cours: 1h30, TD:1h30)1h30)1h30)
    Crédits: 4
    Coefficient: 2

    Objectifs de l’enseignement:
    Rappeler chez l'étudiant les concepts fondamentaux de la thermodynamique, interprétation physique des notions fondamentales de la thermodynamique afin de comprendre les cycles thermodynamiques en tant que système de conversion d'énergie.
    Connaissances préalables recommandées:
    Lois générales de la thermodynamique de base et de la mécanique des fluides acquises au cours du cursus de la licence.

    • Contacts:




      Enseignants: Touahria Abdeldjouad

      spécialité: génie mécanique - énergétique

      Grade: Docteur

      Portable: 0672339030

      E-mail: a.touahria@centre-univ-mila.mila

      Adresse: Constantine

      jours de réception: Lundi et Mardi.


      • Espace communication:

         

      • Buts de la Matière ( thermodynamique Appliquée)



        A la fin de se cours l'apprenant peut connaître le 1er et le 2eme principe de la thermodynamique et leurs applications, ainsi que les Cycles réels des machines thermiques motrices à vapeur cités ci-après. en respectant les niveaux de taxonomie de BLOOM. qui sont en général:

        -a ce niveau l'apprenant peut repérer de l'information et s'en souvenir, Connaître des événements, des dates, des lieux, des faits, Connaître de grandes idées, des règles, des lois, des formules. c'est le niveau de la (Connaissance )

        - le 2eme niveau l'apprenant peut saisir des significations, Traduire des connaissances dans un nouveau contexte, Interpréter des faits à partir d'un cadre donné. c'est le niveau de la (compréhension)

        -le 3eme niveau l'apprenant peut réinvestir des méthodes, des concepts et des théories dans de nouvelles situations. Résoudre des problèmes en mobilisant les compétences et connaissances requises. c'est le niveau de l' (Application)

        -le 4eme niveau l'apprenant peut percevoir des tendances, Reconnaître les sous-entendus, Extraire des éléments, Identifier les parties constituantes d'un tout pour en distinguer les idées . c'est le niveau de (Analyse)

        -le 5eme niveau l'apprenant peut utiliser des idées disponibles pour en créer de nouvelles. Généraliser à partir d'un certain nombre de faits. Mettre en rapport des connaissances issues de plusieurs domaines. c'est le niveau de la(Synthèse)

        -a la fin, le dernier niveau l'apprenant peut Comparer et distinguer des idées. Déterminer la valeur de théories et d'exposés. Poser des choix en fonction d'arguments raisonnés. Vérifier la valeur des preuves. Reconnaître la part de subjectivité. c'est le niveau de la (Jugement et évaluation)


        • Prés Requis


          Connaissances préalables recommandées:

          1- Lois générales de la thermodynamique de bas.

          2- Lois générales de la mécanique des fluides.

           Acquises au cours du cursus de la licence.


          • test 0

            que veut dire le mot thermodynamique ?

          • Test 1

            quelle est la relation entre le Thermodynamique et la Mécanique Des Fluide?

        • Plan de Cours

          ·      


        • Introduction générale

          Introduction

           Ce polycopié de thermodynamique appliquée, est destiné aux étudiants de Master génie mécanique spécialité énergétique spécialement, ainsi qu’aux des étudiants des cycles courts et cycles longs du domaine sciences et techniques d'enseignement supérieur. Le manuscrit est constitué de cours détaillé, il est conforme aux programmes de thermodynamique appliquée agrée par le ministère. Sa présentation didactique est le fruit de plusieurs années d’expérience pédagogique de l’auteur. Son contenu résulte de la lecture de nombreux ouvrages et documents dont la plupart sont cités dans les références bibliographiques.

          On aborde alors, dans le chapitre 1, les Principes de la thermodynamique, qui nous permettra aisément de connaitre les différentes idées qui mènent à la naissance de la branche thermodynamique. Et on traite les points suivants :

          Chapitre 1. Principes de la thermodynamique                                                                                                                                                           (02 semaines)

          -                Le premier principe et la définition de l'énergie interne dans un système fermé

          -                Le second principe et la notion du rendement dans un cycle

          -                Les gaz parfaits (L'équation d'état des gaz parfaits, Les coefficients d'expansion et de   

                       compressibilité, Détermination analytique de L'entropie et de l'enthalpie)

          -                Changement de phase

           

          Dans le chapitre 2, on traite les Cycles réels des machines thermiques motrices à vapeur , et on traite les points suivants :

          Chapitre 2. Cycles réels des machines thermiques motrices à vapeur                                                                                                                  (03 semaines)

          -                Cycle de Carnot

          -                Cycle de Rankine

          -                Cycle de resurchauffe

          -                Cycle de régénération (soutirage)

          -                Réchauffeurs à mélange et à surface

          -                Centrale thermique à deux fluides moteurs

          -                Fluide idéal d’une centrale thermique à vapeur

           

           Enfin, on finalisé le travail par une conclusion suite par une liste bibliographique de base, qui permettra un complément d’informations utiles pour une compréhension meilleure.


        • Chapitre 1: Principes de la thermodynamique



          Ce cours de thermodynamique est destiné aux étudiants de 1ère année d’enseignement supérieur de spécialité génie des procédés et science de la matière. Le premier chapitre introduit les notions fondamentales et les premières définitions utilisées en thermodynamique, ainsi que l’énoncé du principe zéro. Le deuxième chapitre développe les différentes formes d’énergie, leurs transferts et l’énoncé du premier principe. Le troisième chapitre est consacré à la thermochimie et l’application du premier principe de la thermodynamique en chimie. Le quatrième et dernier chapitre présente le deuxième principe de la thermodynamique, les notions et les différentes expressions de l’entropie, ainsi qu’une introduction aux machines thermiques et les cycles thermodynamiques. Cette présentation résulte de la lecture de nombreux ouvrages et documents dont la plupart ne sont pas cités dans la bibliographie.


        • Chapitre 2 : Le deuxième principe de la thermodynamique (Postulat de CLAUSIUS).




          On désigne par les machines thermiques des appareils ayant pour objectif de faire en sorte qu’un fluide (système thermodynamique) échange de chaleur et du travail avec son milieu extérieur. Les machines thermiques font subir à des fluides des transformations qui constituent des cycles fermés ou ouverts. Lorsque la machine échange de la matière avec son environnement, elle est dite à cycle ouvert (cas du moteur à combustion interne). Dans le cas contraire, elle est dite à cycle fermé, on cite à titre d’exemples les machines à vapeur, les machines frigorifiques et les pompes à chaleur.

          Dans une autre classification, une machine est dite machine thermo-dynamique (machine motrice) si, elle a fourni un travail au milieu extérieur (moteur à combustion interne, turbine à gaz, turbine à vapeur), elle est dite machine dynamo-thermique (réceptrice) dans le cas inverse (par exemple : machine frigorifique, pompe à chaleur).

          Les machines thermiques peuvent être, des machines monothermes (compresseur, chauffage électrique) ou des machines dithermes (machine à vapeur, machine frigorifique….).

          Nous n’examinerons dans ce chapitre que les machines thermiques à cycle fermé dithermes et à vapeur. Pour ceux à cycle ouvert (Exemple : moteurs à combustion interne), il suffit de travailler sur une masse bien déterminée du fluide moteur. Les échanges de chaleur s’effectuent entre deux sources de chaleur sous des températures différentes .


        • Test final (sortie)


        • Références bibliographiques

          Références bibliographiques


           

           [1] Elie Tawil, M.S., Leed AP, DOE Fundamentals Handbook, Thermodynamics, Heat Transfer, and Fluid Flow, Volume 1 of 3. U.S. Department of Energy Washington, D.C. 20585

          [2] Olivier Perrot, Cours de Thermodynamique, I.U.T. de Saint-Omer Dunkerque Département Génie Thermique et énergie, 2011.

          [3] Cengel Yunus, Thermodynamics an engineering approach, John Wiley and Sons, Inc. 1st edition, 2010.

          [4] Michael J. Moran, Howard N. Shapiro, Fundamentals of engineering thermodynamics, John Wiley and Sons, Inc. 5th edition, 2006.

           [5] Jean-Noël Foussard et Edmond Julien, Thermodynamique, bases et applications, édition Dunod, Paris 2005.

           [6] Lucien Borel, Thermodynamique et énergétique, édition Presses polytechniques et universitaires romandes, Lausanne 1991.

          [7] Gordon John Van Wylen, Richard Edwin Sonntag, Thermodynamique appliquée, Editions du Renouveau Pédagogique, Montréal, 1992.

          [8] M. Bailly, Thermodynamique Technique, Editions Bordas, Montréal, 1971.

          [9] R. K. RAJPUT, Engineering thermodynamics, Laxmi Publications (P) LTD, New Delhi, 2007

          [10] Didier Descamps, AIDE-MÉMOIRE DE THERMODYNAMIQUE Arts et Métiers ParisTech – ENSAM centre de Lille Didier Descamps – didier.descamps@ensam.eu 29 mars 2012 .

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