STG-SPI-1-Transfert de chaleur 1
- ue-fip-gce-stg-spi-1
- FIP Génie Thermique Energétique et Environnement
Semestre : 5
Responsable(s) du contenu pédagogique
- Carmen VASILE-MULLER
- Benjamin LATOUR
| Total coefficient : 1 |
| Total heures : 16 (8 cours, 8 TD) |
Prérequis
Maitrise de connaissances en mathématique concernant les équations différentielles, le calcul intégral, la trigonométrie.
Objectif
Comprendre les phénomènes physiques mis en jeu et maîtriser les problèmes de base des transferts de chaleur. Se constituer un fondement nécessaire à la définition des solutions techniques répondant au besoin de systèmes complexes.
L'apprenant devra connaître, comprendre et analyser les phénomènes physiques liés au rayonnement et à la conduction pour des systèmes existants. Il devra être capable de formaliser un problème de rayonnement et de conduction à l'aide d'outils analytiques ou numériques; il devra être capable de résoudre un problème scientifique à l'aide de ces outils.
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
- Définir les solutions techniques répondant au besoin
- Établir les modèles en vue de la prévision du comportement du produit ou du système
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.
- Appliquer des méthodes de préconception ou de prédimensionnement
- Mettre en œuvre une démarche de vérification systématique
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
Programme
Introduction aux transferts de chaleur:
Transfert de chaleur et thermodynamique
Les outils de travail et les notions fondamentales
Les différents modes de transmission de la chaleur
- Transferts de chaleur par rayonnement:
Concepts fondamentaux et mode de transmission
Grandeurs énergétiques (flux; émittance; intensité; luminance, etc.)
Surfaces noires ; les corps opaques; les corps transparents;
Lois fondamentales (loi de Lambert ; loi de Stefan – Boltzmann; loi de Planck, etc.)
Corps gris et émission des corps réels;
Echanges radiatifs entre surfaces, facteurs de forme;
Calcul des échanges de chaleur par rayonnement; la méthode des radiosités.
- Transferts de chaleur par conduction:
Mode de transmission; Loi de Fourier;
Flux et densité de flux thermiques;
Notion de résistance thermique; Analogie thermique-électrique;
Equations générales de la conduction;
Conduction en régime permanent;
Résolution dans quelques cas simples (couches planes simple et composites, couches cylindriques); Epaisseur optimale d'un isolant;
Calcul des ailettes; Surfaces ailetées;
Conduction en régime variable.
Mode d'évaluation
La maîtrise des connaissances de bases requises pour développer les compétences de l'ingénieur seront évaluées en contrôle continu: participation aux TD et par un contrôle écrit de 2h à la fin de semestre.
Bibliographie
J.F Sacadura, "Initiation aux transferts thermiques", Editions Tec & Doc.
J. Ouin, "Transferts thermiques, rappel de cours et applications", EL Educative.