Durée
45h Th, 15h Pr, 15h Labo.
Nombre de crédits
| Master : ingénieur civil biomédical, à finalité | 4 crédits | |||
| Master : ingénieur civil en chimie et science des matériaux, à finalité | 6 crédits |
Enseignant
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue française
Organisation et évaluation
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
Le cours introduit les concepts fondamentaux nécessaires au calcul des performances et au dimensionnement des réacteurs chimiques homogènes.
De manière générale, le cours couvre les aspects suivants :
- Classification et méthodologie d'étude des réacteurs chimiques.
- Analyse et synthèse du fonctionnement des réacteurs chimiques homogènes idéaux.
- Cas d'une seule ou de plusieurs réactions. Problèmes de dimensionnement et de sélectivité.
- Analyse de la multiplicité et de la stabilité des états de fonctionnement.
- Analyse et synthèse du fonctionnement des réacteurs chimiques homogènes idéaux non isothermes.
- Cas d'une seule ou de plusieurs réactions en régime isotherme ou non isotherme. Problèmes de dimensionnement et de sélectivité.
- Analyse de la multiplicité et de la stabilité des états de fonctionnement.
- Description des écoulements réactionnels réels par l'analyse systémique : théorie du macromélange et méthode expérimentale des traceurs.
- Diagnostic expérimental des non idéalités d'écoulement dans les réacteurs chimiques.
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
A l'issue du cours, les étudiants seront capables de :
- comprendre et exploiter les concepts théoriques et la méthodologie constituant le fondement du calcul des réacteurs chimiques,
- utiliser cette méthodologie pour concevoir et dimensionner un réacteur à l'échelle industrielle réalisant une production donnée sur base de données cinétiques et thermodynamiques obtenues au stade laboratoire
- détecter les principales sources de non idéalité d'écoulement dans les réacteurs, de prévoir leur impact sur les performances des réacteurs et de mener les actions nécessaires pour les éviter
- réaliser des essais de traceurs exploitables, d'analyser les résultats obtenus pour modéliser l'écoulement au sein d'un réacteur
A l'issue du cours, les étudiants seront capables de :
- comprendre et exploiter les concepts théoriques et la méthodologie constituant le fondement du calcul des réacteurs chimiques,
- utiliser cette méthodologie pour concevoir et dimensionner un réacteur à l'échelle industrielle réalisant une production donnée sur base de données cinétiques et thermodynamiques obtenues au stade laboratoire
- détecter les principales sources de non idéalité d'écoulement dans les réacteurs, de prévoir leur impact sur les performances des réacteurs et de mener les actions nécessaires pour les éviter
- réaliser des essais de traceurs exploitables, d'analyser les résultats obtenus pour modéliser l'écoulement au sein d'un réacteur
Savoirs et compétences prérequis
La maîtrise des bilans de matière et des connaissances de base en thermodynamique chimique sont indispensables.
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Le cours est principalement organisé sous forme de classes inversées, complétées par des séances de discussions et d'exercices dirigés, des travaux personnels et des laboratoires.
Un planning d'apprentissage sera proposé aux étudiants. Les étudiants devront préparer une matière théorique définie avant chaque séance de discussion. La compréhension de la matière sera vérifiée sur base de questions (PLQ = Pre Lecture Quizz) dont la réponse devra être soumise, par chaque étudiant au plus tard la veille du cours à midi.
Les séances de discussions seront consacrées à la discussion des concepts fondamentaux nécessaires au calcul des performances et au dimensionnement des réacteurs chimiques homogènes. Toute la matière théorique assignée doit être maîtrisée même si elle n'a pas l'objet d'une présentation spécifique lors des séances de discussion.
Pendant les séances d'exercices, les étudiants résolvent individuellement, mais de manière encadrée, des problèmes relatifs au calcul des réacteurs chimiques homogènes.
Les travaux personnels portent sur la résolution numérique de réacteurs, avec des applications de complexité croissante (bilans de matière et de chaleur).
Pour les séances de laboratoire, les étudiants sont répartis en groupes. Pendant ces séances de laboratoires, les étudiants réalisent ou observent des manipulations permettant d'illustrer, de comprendre et de mieux cerner les domaines d'application des concepts théoriques vus au cours théorique et utilisés lors des séances d'exercices.
La réponse aux questions (PLQ), la réalisation des travaux personnels et l'assistance aux séances de laboratoire sont obligatoires. Les étudiants qui n'ont pas rendu au moins 80% des réponses aux PLQ ou qui n'ont pas réalisé au moins 80% des devoirs ou qui n'ont pas assisté aux séances de laboratoire ne seront pas autorisés à présenter l'examen (ni en Juin, ni en Septembre).
Une séance de questions-réponses portant sur l'ensemble de la matière est proposée aux étudiants à la fin du quadrimestre. D'autres séances pourront être programmées en cours de quadrimestre. Le calendrier de ces séances sera fixé en concertation avec les étudiants.
Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance)
Enseignement à distance + Présentiel = Mode d'enseignement "mixte"
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours
Le livre de référence pour le cours est :
Elements of Chemical Reaction engineering, 5th Edition, H.Scott Fogler
Des documents complémentaires (notes d'exercices, notes de laboratoire, copie des transparents du cours théorique) seront également disponibles via eCampis dès le début de l'année
Le livre de référence pour le cours est :
Elements of Chemical Reaction engineering, 5th Edition, H.Scott Fogler
Des documents complémentaires (énoncés de devoirs, notes de laboratoire, copie des transparents du cours théorique) seront également disponibles via eCampis au fur et à mesure de l'avancement du cours.
Modalités d'évaluation et critères
Un examen est organisé en janvier. Il comporte une épreuve orale portant sur la théorie et la méthodologie de résolution des problèmes.
Lors de l'épreuve orale, chaque étudiant reçoit des questions dont il prépare la réponse par écrit (sur papier) avant de venir 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. L'élaboration d'un raisonnement précis implique cependant une solide maîtrise des concepts théoriques.
La note globale est obtenue en pondérant les notes de l'épreuve orale (55%), des travaux personnels (25%), des réponses aux PLQ (10%), des labos et de la participation en classe (10%).
L'examen de seconde session est organisé de la même manière que l'examen de janvier.
A noter : les épreuves orales se déroulent à livre fermé et sans calculatrice.
La réponse aux questions (PLQ), la réalisation des travaux personnels et l'assistance aux séances de laboratoire sont obligatoires. Les étudiants qui n'ont pas rendu au moins 80% des réponses aux PLQ ou qui n'ont pas réalisé au moins 80% des devoirs ou qui n'ont pas assisté aux séances de laboratoire ne seront pas autorisés à présenter l'examen (ni en Juin, ni en Septembre).
En cas de seconde session, les notes des travaux personnels, des PLQ et de la participation en classe sont conservées.
La réponse aux questions (PLQ), la réalisation des travaux personnels et l'assistance aux séances de laboratoire sont obligatoires. Les étudiants qui n'ont pas rendu au moins 80% des réponses aux PLQ ou qui n'ont pas réalisé au moins 80% des devoirs ou qui n'ont pas assisté aux séances de laboratoire ne seront pas autorisés à présenter l'examen (ni en Juin, ni en Septembre).
Stage(s)
Remarques organisationnelles
Le cours est organisé au premier quadrimestre le mardi matin et le jeudi après-midi.
Le calendrier détaillé sera communiqué aux étudiants.
Contacts
Prof. Dominique TOYE
Tél : 04/366.35.09
Dominique.Toye@uliege.be
Assistant
Nicolas Graindorge
ngraindorge@uliege.be
Adaptation des engagements pédagogiques suite à la pandémie de COVID-19 pour la session de mai-juin
Méthodes d'apprentissage mises en œuvre : enseignement à distance
Matière de l'évaluation
Méthodes d'évaluation
Contact
Adaptation des engagements pédagogiques suite à la pandémie de COVID-19 pour la session août-sept
Matière de l'évaluation
Pas d'examen - aucun étudiant en seconde session