Programme des cours 2024-2025
ATTENTION : version 2023-2024 de l'engagement pédagogique
SCIE0007-1  
Sciences appliquées
  • Thermodynamique technique
  • Hydraulique
Durée :
Thermodynamique technique : 36h Th, 36h Pr
Hydraulique : 18h Th, 18h Pr
Nombre de crédits :
Bachelier en électromécanique, orientation climatisation et technique du froid9
Nom du professeur :
Thermodynamique technique : Yves Satinet
Hydraulique : Damien Lecart
Coordinateur(s) :
Yves Satinet
Langue(s) de l'unité d'enseignement :
Langue française
Organisation et évaluation :
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
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 de sciences appliqués comporte deux activités d'apprentissage.
Thermodynamique technique
Théorie



  • Air humide/air sec : étude des diagrammes de l'air humide
  • Compresseurs
  • Machines frigorifiques
  • Pompes à chaleur, absorbtion
  • Échangeurs de chaleur
  • Cogénération
Exercices et laboratoires



  • air humide
  • compressions
  • Machines frigorifiques : utilisation des diagrammes de Mollier p(h) et T(s)
  • mesures sur climatiseurs, chambres froides
  • machine à absorption NH3-H2O
 
Hydraulique
THEORIE :

Rappels et notions préliminaires

Hydrostatique 

Loi fondamentale de l'hydrostatique
Le principe d'Archimède
La tension superficielle

Cinématique et dynamique des fluides

Conservation du débit massique
L'équation de Bernoulli
La viscosité
Écoulement laminaire et turbulent
Les pertes de charge
    réparties ou linéiques
    locales ou singulières

Résistance des fluides et notions d' aérodynamisme 

TRAVAUX DIRIGES :

Exercices dirigés :

    Applications de l'équation de Bernouilli
    Viscosité cinématique et dynamique en S.I. et C.G.S.
    Calcul des pertes de charges singulières et réparties (Formules et diagramme de Moody fournis)
    Résistance au mouvement et vitesse limite de chute.

Laboratoires dirigés :

   Acquisition de données sur banc d'essais de ventilateur : mesure de la vitesse d'un fluide par l'intermédiaire d'un diaphragme, d'un tube de Pitot, d'un thermoanémomètre et d'une sonde à hélice;
   Acquisition de données sur banc d'essais d'écoulement au travers d'un Venturi.
 

 
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement :
Les compétences que les étudiants doivent avoir à la fin de l'unité d'apprentissage sont :
  • Communiquer et informer;
  • Collaborer à la conception, à l'amélioration et au développement de projets techniques;
  • S'engager dans une démarche de développement professionnel.
Acquis d'apprentissage spécifiques sanctionnés par l'évaluation :
  • Etre capable d'analyser en détails une situation donnée sous ses aspects scientifiques et techniques ; être donc capable de recul analytique en développant une pensée critique.
  • Pouvoir distinguer les causes des effets.
  • Etre capable d'identifier l'ensemble des contraintes d'une situation.
  • Pouvoir, face à une problématique, proposer et expliquer une ou plusieurs méthodologies de résolution et les outils scientifiques utilisés (lois de la thermodynamique, de l'hydraulique, principes, équations,...).
  • Comprendre les difficultés de la mesure des grandeurs, variables thermodynamiques descriptives du fonctionnement d'une machine ou d'un appareil.
  • Capacité de pré-étude thermodynamique des compresseurs à air sec à piston (sans et avec volume mort) et centrifuges (mono- et poly- étagés).
  • Capacité de pré-étude thermodynamique des machines frigorifiques et pompes à chaleur.
  • Gestion d'une méthode graphique pour les circuits de pompes. Prévoir le comportement d'un circuit ramifié de pompes.
  • Étant donné un cycle déterminé assorti d'un cahier de charge sommaire, être capable d'établir les pressions, températures et volumes spécifiques de chaque point du cycle, puis de calculer le travail à fournir et la chaleur à extraire. Pour un compresseur polytropique poly-étagé, être capable de calculer les pressions intermédiaires idéales.
  • À partir d'abaques p(H) ou T(S) et éventuellement de tables thermodynamiques pour un fluide frigorigène donné, être capable de déterminer les différents points du cycle et ses caractéristiques (COP, puissance de compression, production de froid ou de chaleur, débit massique etc.)
  • Être capable de trouver le point de fonctionnement d'un circuit ramifié comprenant différentes pompes en série et/ou en parallèle.
  • Etre capable de réaliser une pré-étude d'échangeur de chaleur
  • Capacité de gérer des problèmes et calculs liés à la statique des fluides d'une part, à la cinématique et dynamique d'autre part.
 
Thermodynamique technique
A la fin du cours, l'étudiant sera capable de :



  • expliquer le fonctionnement des cycles théoriques, des modèles thermodynamiques liés aux machines et appareils vus au cours
  • analyser un certain nombre de problématiques et d'utiliser les outils (équations) adéquats pour leur résolution
  • calculer les grandeurs énergétiques liées à ces cycles et/ou modèles
  • mesurer les grandeurs thermodynamiques essentielles d'une machine frigorifique ou d'une pompe à chaleur
Hydraulique
L'hydraulique est la partie de la mécanique qui, par l'étude du comportement physique et des conditions d'équilibre des fluides, établit les lois auxquelles ils obéissent au repos et en mouvement, permettant ainsi leur utilisation rationnelle. Il est à noter que certaines équations qui gouvernent l'hydraulique sont complexes dans leur formulation complète. L'objectif du cours consiste à assurer, pour les étudiants, la maîtrise des bases de cette science. Ils seront rendus aptes à analyser un certain nombre de problématiques et à utiliser les outils (équations, diagrammes,...) pour leur résolution. Par exemple, il leur sera possible de choisir la pompe à intégrer dans un circuit de tuyauteries et accessoires pour générer des équilibres fonctionnels. Cela sera utile dans les situations de chauffage, pompage de réservoirs, etc. 

Pour la partie exercices dirigés, on vise essentiellement à rendre les étudiants capables d'appliquer l'équation de Bernouilli à des cas relativement simples, y compris le calcul des pertes de charge.

 
Savoirs et compétences prérequis :
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement :
Hydraulique
Le cours magistral théorique suit une progression pédagogique; il contient les éléments théoriques indispensables qui seront progressivement utilisés dans les séances d'exercices dirigés pratiques et au laboratoire.

Travaux dirigés :

  • Séances d'exercices dirigés (10h)
  • Laboratoires par petits groupes (8h)
Interactivité développée pour atteindre les objectifs.

 
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride) :
Thermodynamique technique
Théorie : cours magistral.

Exercices : applications au tableau, exercices dirigés, laboratoire
Hydraulique
Théorie : cours magistral illustré par différents exercices et applications.

Travaux dirigés : Exercices dirigés se fait par l'intermédiaire d'applications au tableau en présentiel;
                         Laboratoires dirigés : Essais de laboratoire par groupe, présence obligatoire.

 
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours :
Thermodynamique technique
  • "La thermodynamique technique", tomes 1 et 2, André Houberechets
  • "Turbo-machines hydrauliques et thermiques", tome 2, M.Sedille
  • "Thermodynamique, problèmes résolus", Hubert Lumbroso
  • "Le Pohlman, manuel technique du froid", Maake-Eckert-Cauchepin
  • "Installations frigorifiques", (technologie), Rapin-Jacquard
  • "Le Recknagel, manuel pratique du génie climatique" (données fondamentales), RecknagelSprenger-Honmann-Schramek
  • "Thermodynamique et énergétique", tome 1, Lucien Borel et Daniel Favrat
  • Cours "Climatisation" , Professeur Besselraerts de l'E.R.M (éléments en nombre discret relatés avec autorisation)
  • "Froid industriel", F.Meunier, P.Rivet et M-F Terrier
Hydraulique
Théorie :

Syllabus sous format papier remis en classe et sous format électronique sur myHERS.
Prises de notes.
Exercices supplémentaires et informations complémentaires vus en classe.

Travaux dirigés :

Support : Notes de cours et notes de laboratoire.

Références :

  • La thermodynamique technique tome 1 et 2 de André Houberechts
  • Thermodynamique, problèmes résolus d'Hubert Lumbroso (3ème édition)
  • Turbo-machines hydrauliques et thermiques de M. Sedille
 
Modalités d'évaluation et critères :
Pas d'épreuve intégrée en raison d'incompatibilités.

La note de l'UE sera établie sur le principe de la moyenne géométrique pondérée.

La pondération de chaque AA est le rapport entre un nombre entier et le nombre total de crédit :
 
- Thermodynamique technique : 6/9 (soit environ 67%)

- Hydraulique : 3/9 (soit environ 33%)

 
Thermodynamique technique
Examen écrit final pour la partiie théorique et les exercices 80% de la note finale

rapport de laboratoires : 20% de la note finale
Hydraulique
Première session :

Examen écrit durant la session de janvier et portant sur les développements théoriques (une liste des questions théoriques sera établie en fin de quadrimestre) et sur la résolution d'exercices. L'examen écrit porte sur les 7/9 des points.

Les laboratoires font l'objet de rapports cotés (2/9 des points). Cette partie ne peut faire l'objet d'une seconde session.

Deuxième session :

La totalité des points de l'examen écrit sont rejoués (7/9 des points)

Les points acquis aux séances de laboratoire ne peuvent être rejoués (2/9 des points).

Pondération au sein de l'unité 3. 

 
Stage(s) :
Remarques organisationnelles :
Hydraulique
La participation aux cours théoriques est vivement recommandée.
Contacts :
Hydraulique
Contact du titulaire de cours : Damien.lecart@hers.be