Durée
24h Th, 24h Pr, 12h Proj.
Nombre de crédits
Enseignant
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue anglaise
Organisation et évaluation
Enseignement au deuxième quadrimestre
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 approfondit les notions de base vues dans la cadre du cours de thermodynamique appliquée (MECA0002) en ce qui concerne la conversion de la chaleur en travail mécanique. Le mode de fonctionnement des différents types de cycle (vapeur, gaz et cycles combinés) est détaillé.
L'analyse sur base des bilans de masse, énergie sert ensuite à introduire les différents composants des centrales thermiques avec leurs équations constitutives et leurs caractéristiques de fonctionnement propres afin de construire des modèles de conception et de simulation de performances en régime stabilisé.
Des applications sur différents types de centrales servent de support pour l'optimisation des performances en régime nominal et à charges partielles.
De manière plus précises les technologies couvertes dans ce cours sont:
- Les centrales à vapeur pour la biomasse, le charbon, l'énergie nucléaire, l'énergie solaire et la géothermie. Une attention particulière est donnée à l'étude de la génération de vapeur à haute pression.
- Les turbines à gaz avec ou sans régénération
- Les moteurs à combustion interne
- Les centrales à cycles combinés (à deux vapeur et gaz-vapeur)
- La production combinée de chaleur et d'électricité
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
Au terme de ce cours l'étudiant maîtrise les techniques de modélisation des composants intervenant dans les cycles à vapeur, à gaz et les cycles combinés. La modélisation des pertes et du fonctionnement hors régime nominal fait partie de ses compétences.
L'étudiant est capable d'intégrer ces différents composants et d'en optimiser les caractéristiques afin de maximiser le rendement énergétique du cycle. L'étudiant a aussi appris à intégrer l'équilibre entre les coûts d'exploitation et les coûts d'investissement ainsi que les contraintes environnementales.
L'étudiant est ainsi capable de modifier et/ou créer des cycles thernodynamiques innovants en fonction de la problénatique rencontrée en utilisant des outils de simulation et de calcul open-source.
Savoirs et compétences prérequis
Le cours s'appuie sur les concepts exposés dans le cours de Thermodynamique appliquée et introduction aux machines thermiques (MECA0002-1). L'étudiant devra être familier avec les concepts issus des premier et second principes de la thermodynamique et de leur application aux systèmes ouverts en régime stabilisé.
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Le cours repose sur des exposés théoriques (30h) et des séances d'exercices (30h).
- Les concepts généraux et leur expression mathématique son exposés lors du cours théoriques. Les résultats théoriques sont discutés en détails et illustrés par des exemples issus de l'industrie.
- Durant les séances d'exercices les étudiants sont invités à mettre en œuvre les techniques exposées au cours théorique. L'utilisation de logiciels adaptés à la résolution de problèmes thermodynamiques permet de confronter l'étudiant à la conception et à l'optimisation de centrales thermiques dans le cadre d'un avant projet.
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Cours donné exclusivement en présentiel
Informations complémentaires:
Le cours est donné au travers de 12 séances de cours comprenant une première partie de théorie et une seconde partie d'exercices. Les séances d'exercices proposent Python comme langage informatique mais les méthodes graphiques sont aussi utilisées pour permettre à chaque étudiant de choisir son mode de travail approprié.
Des codes informatique sont fournis au étudiants. Certains de ces exemples comprennent une interface graphique leur permettant d'approfondir leur compréhension du cours sur base d'applications concrètes.
Supports de cours, lectures obligatoires ou recommandées
Transparents pour la théorie et les exercices
Modalités d'évaluation et critères
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation écrite ( questions ouvertes ) ET évaluation orale
Informations complémentaires:
Un examen écrit portant sur les exercices et un examen oral portant sur la théorie.
La note globale de fin d'année est obtenue en pondérant les notes de l'examen écrit (60%) et de l'examen oral (40%).
L'examen de seconde session comporte une épreuve unique portant sur toute la matière.
Stage(s)
Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours
Les modalités précises ainsi que le calendrier des séances seront communiqués lors du premier cours.
Contacts
Pierre DEWALLEF
Laboratoire de Thermodynamique, B49
tél : +32 (0)4 366 99 95
p.dewallef@uliege.be