STM-PS-01-Parcours GCE : Thermodynamique appliquée 1

ue-a-stm-ps-01
Architecture & Ingénierie

Semestre : 2

Responsable(s) du contenu pédagogique

Lazaros MAVROMATIDIS
François GLORIANT
Christelle GRESS

Total coefficients : 2

Total heures : 16,5 (9 cours, 7,5 TD)

Total heures travail personnel : 10

Prérequis

Responsible du module Lazaros Mavromatidis

- Basic notions of English (since the lectures and the TD sessions are held in English).

Objectif

The main objective of the module consists on learning how to master the thermodynamics of humid air. Furthermore we will focus on understanding how the thermodynamics of humid air are applied to building applications. To do so each student will develop a small-scale concrete applicative technical project related to the thermodynamics of humid air. Finally, this module aims to initiate the basic principles regarding the operation and the characteristics of the thermal machines.

Compétences attendues

Axe A1 : CONNAISSANCES ET COMPRÉHENSION
Capacité à mettre en place un raisonnement scientifique rigoureux. Capacité à mobiliser les ressources d'un large champ de sciences fondamentales.
- Connaître et expliquer les concepts théoriques relatifs à un large champ de sciences fondamentales
- Formaliser un problème à l'aide d'outils analytiques ou numériques
- Être capable de résoudre un problème scientifique à l'aide de méthodes analytiques ou numériques
- Identifier et exploiter les interactions entre des champs de sciences fondamentales connexes
- Être capable de transposer les connaissances scientifiques dans le domaine de la spécialité

Axe A2 : ANALYSE TECHNIQUE
Capacité à mobiliser les ressources dans le domaine de la spécialité. Mettre en œuvre des connaissances techniques multidisciplinaires pour résoudre des problèmes d'ingénierie.
- Identifier un problème, le reformuler
- Déterminer les leviers d'actions permettant de résoudre un problème
- Identifier et comparer des méthodes de résolutions potentielles
- Choisir une méthode de résolution adaptée au problème et en évaluer l'efficacité

Axe A3 : CONCEPTION TECHNIQUE
Capacité à mobiliser ou à développer des nouvelles méthodes de conception afin de concevoir des produits, des processus et des systèmes en tenant compte des dernières avancées techniques dans le domaine tout en prenant en compte les enjeux environnementaux et énergétiques.
- Choisir, appliquer et adapter les méthodes d'analyse et de spécifications du besoin
- Analyser et comparer un large champ de données techniques
- Définir les solutions techniques répondant au besoin
- Établir les modèles en vue de la prévision du comportement du produit ou du système
- Choisir et appliquer les méthodes de dimensionnement et de modélisation
- Réaliser et interpréter des simulations

Axe A4 : PRATIQUE DE L’INGÉNIERIE
Aptitude à consulter et appliquer les codes de bonnes pratiques, sur la base d'études scientifiques et techniques, piloter et mettre en œuvre de manière structurée un projet ou un processus en organisant le travail des collaborateurs de l'entreprises dans le respect de la réglementation en matière de sécurité et dans le respect des valeurs sociétales et éthiques.
- Cartographier l'ensemble des solutions techniques dans le domaine de la spécialité
- Appliquer des méthodes de préconception ou de prédimensionnement
- Mener une réalisation conformément aux besoins exprimés
- Développer une démarche d'audit ou de diagnostic
- Mettre en œuvre une démarche de vérification systématique
- Être capable de proposer une démarche d'ingénierie respectueuse des valeurs sociétales et environnementales
- Être capable de faire un devis et d'évaluer financièrement un projet

Axe A5 : ÉTUDES ET RECHERCHES
Capacité à investiguer un sujet technique en mobilisant les données issue de la recherche afin de réaliser des tests, conduire des expérimentations et des études d'applications.
- Être capable de faire l'état de l'art scientifique et technique y compris dans un domaine non familier
- Faire preuve d'esprit critique et de créativité pour développer des idées originales et nouvelles
- Proposer des solutions innovantes en prenant en compte les objectifs de développement durable
- Évaluer le potentiel d’application d’une technologie émergente dans la spécialité d’ingénieur
- Concevoir, exploiter et évaluer un modèle, une simulation ou une expérimentation

Axe A6 : ARBITRAGE DES SITUATIONS COMPLEXES
Aptitude à réaliser des arbitrages sur les problèmes complexes et partiellement définis en prenant en compte les objectifs de développement durable définis par l'ONU.
- Connaître l'organisation de la recherche en général et les thématiques de recherche liées à la spécialité d’ingénieur
- Faire preuve d'esprit critique par rapport à son propre travail
- Être capable de prendre en compte les enjeux du développement durable dans l'ensemble de son activité
- Être sensibilisé à l'entrepreneuriat, l'innovation, la propriété intellectuelle et à la créativité

Axe A7 : COMMUNICATION ET TRAVAIL EN ÉQUIPE
S’intégrer dans une organisation, l’animer et la faire évoluer en communiquant efficacement en plusieurs langues, dans un contexte pluridisplinaire et multiculturel.
- Être capable de se positionner dans l'entreprise et dialoguer avec les autres métiers
- Mobiliser les outils de management de projet et les techniques de leadership
- Être capable de prendre en compte un contexte international et multiculturel
- Exploiter des méthodes de communication et les appliquer dans le champ de la spécialité y compris en langue étrangère
- Prendre en compte les problématiques de qualité, sécurité, environnement et les dimensions juridiques et socio-économiques

Axe A8 : APPRENTISSAGE TOUT AU LONG DE LA VIE
Capacité à être acteur de son propre développement de compétences en s'appuyant sur les bonnes pratiques, en construisant son réseau professionnel et en mobilisant les ressources de la formation professionnelle continue.
- Être capable de construire un projet professionnel
- Capitaliser les connaissances et les savoir-faire
- Être capable d'auto-évaluer ses compétences

Programme

The pedagogic program is divided in two parts as follows:

Part 1: Thermodynamics of humid air (4.5 hrs CM / 4.5 hrs TD)
- Humid air basics
- Characteristics of humid air
- Definition of vapor pressure
- Dalton's Law and Partial Pressures
- Properties of the moist air mixture
- Phase change of water contained in a moist air mass
- Clapeyron diagram
- Definition of specific quantities
- Specific humidity (water content or absolute humidity)
- Relative humidity
- Degree of saturation
- The state variables of humid air, Mollier diagram and applications
- Specific enthalpies
- Moist air diagram
- Principles of construction of an enthalpy diagram
- Building and climatic applications of humid air thermodynamics

Part 2: Thermodynamics (4.5h C / 3h TD)
- Reminders about forms and sources of energy
- Scientific basis of heat / work conversion
- Thermal properties of simple fluids (thermodynamic diagram)
- Conservation of energy
- Second principle
- Analysis of heat transfer problems: methodologies
- Applications to thermal machines
- Heat Exchangers

Contraintes pédagogiques - Méthodes pédagogiques

Contraintes pédagogiques - Moyens spécifiques

The teaching of the modules is based on lectures using a video projector (TD rooms).

Mode d'évaluation

A final written control will be held at the end of the semester. Furtermore the students have to independently work on a small scale given project and submit a short report (15 pages – A4 format) and an xls file with all the calculations conducted on the framework of this project.

Bibliographie

References (not exhaustive list)

- E. Schmidt. Properties of Water and Steam in SI-units. Springer-Verlag, Berlin, 1982.
- R. W. Bain. Steam tables. National engineering laboratory, Great Britain, 1964.
- P. E. Liley. Thermal conductivity of 46 gases at atmospheric pressure. Proceedings of the Fourth Symposium on Thermophysical Properties, 1968.
- R. B. Keey. Drying principles and practice. Pergamon Press, Great Britain, 1972.
- F. Incropera, D. P. DeWitt, Th. L. Bergman, A. S. Lavine, Fundamentals of Heat and Mass Transfer. John Wiley & Sons, 2011.

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