Programme des cours 2016-2017
ATTENTION : version 2015-2016 de l'engagement pédagogique
MECA0515-1  
Advanced thermal systems
Durée :
15h Th, 15h Pr
Nombre de crédits :
Master en ingénieur civil électromécanicien, à finalité3
Nom du professeur :
Vincent Lemort
Langue(s) de l'unité d'enseignement :
Langue anglaise
Organisation et évaluation :
Enseignement au deuxième quadrimestre
Unités d'enseignement prérequises et corequises :
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement :
Au cours de sa carrière, l'ingénieur électromécanicien devra sans cesse faire preuve de créativité en concevant ou adaptant des machines et systèmes thermiques qui répondent aux besoins du secteur de l'énergie, secteur en permanente évolution.
A titre d'exemples, on assiste actuellement au développent de moteurs à combustion externes permettant l'exploitation des sources d'énergie renouvelables, de systèmes permettant la valorisation des rejets de chaleur (en industrie, dans l'automobile, dans les bâtiment), de composants HVAC adaptés à l'évolution de l'habitat (par exemple, les bâtiments basse énergie) et aussi compatibles avec le développement des smart grid et de systèmes de micro-cogénération.


Ce cours vise à informer l'étudiant des technologies avancées de machines et systèmes thermiques et de le familiariser avec des techniques de modélisation et de simulation permettant de les dimensionner et d'en évaluer les performances à pleine charge et à charge partielle. On abordera autant les machines motrices que réceptrices.

La première partie de cours traitera des conceptions avancées de machines volumétriques (compresseurs et expanseurs). On y abordera la modélisation 1D de ces machines volumétriques permettant d'en générer les diagrammes indicateurs. Pour ce faire, on établira les équations différentielles de conservation de la masse et de l'énergie que l'on résoudra numériquement.

La seconde partie du cours s'intéressera aux machines à compression de vapeur. On abordera les cycles de Rankine organiques (ORC) en listant les critères à considérer lors du choix du fluide de travail et de la machine de détente, en explorant les différentes architectures du cycle et en décrivant les stratégies de contrôle de tels systèmes. En mode récepteur, on décrira différentes configurations et utilisations avancées de pompes à chaleur : pompes à chaleur haute température, machines transcritiques, pompes à chaleur dédiées aux bâtiments passifs, réfrigération basse température.

La troisième partie du cours traitera des systèmes de stockage énergétiques thermiques et par air comprimé.

La quatrième partie de cours détaillera les derniers développements réalisés dans le domaine des machines à sorption (absorption et adsorption) : choix des couples sorbant/réfrigérant, utilisation en pompe à chaleur, climatisation solaire, etc. Tout comme pour les seconde et troisième parties du cours, des techniques de modélisation en régime établi seront présentées.

La cinquième partie du cours couvrira différentes technologies qui présentent un intérêt certains pour le secteur de l'énergie : notamment, des configurations avancées de cycles trithermes, la thermoélectricité, et l'exploitation de l'effet magnétocalorique en réfrigération et en production de puissance.
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement :
A l'issue de ce cours, l'étudiant possèdera une excellente connaissance des technologies avancées de machines et systèmes thermiques. Il sera capable
1) de lister les points forts et points faibles de chaque technologie
2) de dimensionner ces machines et systèmes thermique
3) d'en évaluer, par la simulation, les performances à pleine charge et à charge partielle
Savoirs et compétences prérequis :
Les cours suivants sont prérequis pour la participation au cours:
MECA0002-1 Thermodynamique appliquée et introduction aux machines thermiques
MECA0037-1 Centrales thermiques et cogénération
MECA0006-1 Systèmes de production de froid et de chaleur
MECA0046-1 Echangeurs de chaleur
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement :
Le cours consistera en 6 séances de 4 heures. Chaque séance comportera un exposé ex-cathedra de 2 heures directement illustré par une séance de 2 heures d'exercices sur ordinateurs. Les énoncés d'exercices sont distribués en début de séance aux étudiants et résolus au moyen du logiciel "EES" (Engineering Equations Solver).
Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance) :
Cours en présentiel
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours :
Les présentations projetées pendant le cours théorique sont mises à disposition de l'étudiant via le portail eCampus, ainsi que les fichiers de simulation développés pendant les séances de travaux pratiques.
Modalités d'évaluation et critères :
L'évaluation du cours reposera sur un projet de modélisation d'une machine/système thermique. L'étudiant devra démontrer sa capacité à produire un modèle de simulation en régime établi capable d'orienter la conception du composant et d'en évaluer les performances énergétiques.
Stage(s) :
Remarques organisationnelles :
Contacts :
Vincent Lemort, Labo. de Thermodynamique (B49)
Phone  : +32 4 366 48 01 Fax  : +32 4 366 48 12 Vincent.lemort@ulg.ac.be