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| Version 2013-2014 |
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| CHIM0022-2 | Transport phenomena
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| Durée : | 30h Th, 30h Pr |
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| Nombre de crédits : |
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| Nom du professeur : | Andreas Pfennig |
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Langue(s) du cours :
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| Langue anglaise |
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Organisation et évaluation :
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| Enseignement au deuxième quadrimestre |
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Contenus du cours :
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| Ce cours présente une analyse des phénomènes de transport à la base du génie chimique.
- Définitions d'extensité et intensité. Notions d'équations de bilans de conservation de la masse, de l'impulsion et de l'énergie.
- Rappel des bases de la mécanique des fluides. Equations de conservation de la masse et d'impulsion. Viscosités moléculaire et turbulente.
- Bilan de chaleur. Contributions diffusionnelle et radiative. Loi de Fourier. Conductibilité thermique. Loi de Stefan-Boltzmann: constante de Stefan-Boltzmann, émissivité. Transfert stationnaire de chaleur par conduction: le coefficient de transfert de chaleur. Transfert transitoire de chaleur par conduction: le nombre de Fourier.
- Bilans de matière et de population. Flux de déplacement relatif, flux diffusionnel. Loi de Fick, coefficient de diffusion moléculaire. Transfert transitoire de matière: le nombre de Fick. Transfert quasi-stationnaire de matière : le coefficient de transfert de matière.
- Transfert convectif de matière et de chaleur. Modèle du film stagnant. Modèles de renouvellement de surface. Nombres adimensionnels. Analogie de Reynolds. Analogie de Chilton-Colburn. Corrélations des coefficients de transfert de matière.
- Transfert de chaleur radiatif. Emissivité, radiativité. Loi de Kirchoff. Transfer entre deux surfaces. Coefficient de transfert radiatif.
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Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) du cours :
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| A l'issue du cours, les étudiants maîtriseront les concepts théoriques et la méthodologie d'analyse des phénomènes de transport. Ils seront capables de mettre en œuvre ces concepts pour décrire mathématiquement des systèmes expérimentaux simples. Ils auront acquis la capacité d'utiliser le formalisme du coefficient de transfert de matière et de chaleur.
Ils seront capables de relier les phénomènes étudiés à leur représentation mathématique et justifier les principales simplifications adoptées pour aboutir à cette modélisation.
Les séances de calcul et de laboratoire en petits groupes aideront les étudiants à développer des compétences plus transversales comme l'aptitude à travailler en équipe, à résoudre des problèmes numériques, à analyser des données expérimentales de manière critique, à évaluer la validité d'une approche théorique et à rédiger un rapport. |
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Prérequis et corequis / Modules de cours optionnels recommandés :
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| Les cours "Chimie" (CHIM0603-1) et "Eléments de mécanique des fluides" (MECA0011-2) (ou des cours équivalents d'un point de vue contenu) doivent avoir été suivis antérieurement ou être suivis en parallèle. |
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Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement :
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| Le cours repose sur des exposés ex-cathedra (30 h) et un ensemble de travaux pratiques et de séances de laboratoire (30h).
Les exposés ex-cathedra sont consacrés à la présentation des concepts fondamentaux nécessaires à l'analyse, et la représentation mathématique des phénomènes de transport.
Les travaux pratiques consistent en des séances d'exercices dirigés, au cours desquelles les étudiants apprennent à résoudre les problèmes relatifs aux phénomènes de transport de chaleur et de matière, incluant la simulation numérique sous Matlab
Durant les séances de laboratoire, les étudiants sont répartis en petits groupes. Ils ont l'occasion de se familiariser avec des techniques expérimentales de mesures de propriétés de transfert de fluides.
La présence aux séances de laboratoire est obligatoire. Chacune de ces séances doit être préparée en lisant attentivement la section correspondante des notes de laboratoire. |
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Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance) :
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| Présentiel
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Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours :
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| Les notes du cours théoriques sont disponibles sur eCampus.
Des documents complémentaires (notes d'exercices, notes de laboratoire) sont également fournis via eCampus dès le début de l'année.
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Modalités d'évaluation et critères :
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| Un examen est organisé durant la session de juin. Il consiste une épreuve unique comportant une partie orale et une épreuve écrite.
Pour la partie orale, l'étudiant prépare sa réponse par écrit (sur papier) avant de la présenter oralement. L'évaluation porte essentiellement sur la compréhension des concepts et des liens existant entre eux plutôt que sur la capacité de restitution.
La partie écrite consiste dans la résolution d'un problème du type de ceux vus au cours des séances d'exercices dirigés.
L'entièreté de l'examen se déroule à livre fermé. Les notes d'exercices et les formulaires ne sont pas autorisés. Les étudiants reçoivent en début d'examen une fiche reprenant les relations mathématiques qu'ils seront amenés à utiliser pour résoudre le problème posé.
De plus, un rapport portant sur les séances de laboratoire doit être rendu dans les 30 jours suivant lesdites séances. Celui-ci doit reprendre l'ensemble des résultats expérimentaux obtenus, leurs analyses critiques ainsi que les réponses aux questions posées dans les notes de laboratoires.
La note globale est obtenue en pondérant les notes de l'épreuve orale (60%), de l'épreuve écrite (20%) et du rapport de laboratoires (20%).
L'examen de seconde session est organisé de la même manière que l'examen de juin. La note portant sur le rapport de laboratoire est conservée. |
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Stage(s) :
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Remarques organisationnelles :
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| Le cours théorique et les séances d'exercices et de laboratoire sont organisés durant le second quadrimestre.
Le calendrier des séances de laboratoires est fixé en janvier. |
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Contacts :
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| Michel CRINE
Laboratoire de Génie chimique, B6c
e-mail : M.Crine@ulg.ac.be(m.crine@ulg.ac.be
Tél : 04.366.36.59
Saïcha GERBINET
Laboratoire de Génie chimique, B5a
e-mail : saicha.gerbinet@ulg.ac.be
Tél. : 04 366 35 47
)
Les coordonnées des autres encadrants sont disponibles sur www.chimapp.ulg.ac.be |
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