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Responsable(s) Cédric Alinot

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Cédric Alinot


PLAN DE COURS

Hiver 2020
ING160 : Thermodynamique et mécanique des fluides (4 crédits)





Préalables
Programme(s) : 7084,7485,7495,7694
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    ING150    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8 50,0 % 50,0 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
 Qualité visée dans ce cours  
Qn
   Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
Au terme de ce cours, l’étudiante ou l’étudiant sera initié aux concepts de base des processus de conversion d'énergie et des principes de transfert de forces et d'énergie à travers un fluide statique ou en écoulement.

Notions générales : pression, température, énergie, travail, chaleur, gaz parfait. Premier principe : énergie interne, enthalpie; processus des gaz parfaits. Second principe : irréversibilité, entropie. Propriétés thermodynamiques des substances : tables diagrammes et processus de vapeur. Cycles thermiques pour les vapeurs et les gaz. Statique des fluides; pression, forces sur les surfaces submergées, poussée, stabilité des corps flottants. Dynamique des fluides : équation de continuité, équation de Bernoulli, principe de la quantité du mouvement. Pertes de charge : viscosité, écoulement dans un conduit circulaire, nombre de Reynolds, équation de Darcy-Weisbach, diagramme de Moody. Couches limites; traînée et portance.

Exercices et séances de travaux pratiques axés sur l'application de la théorie vue en classe.



Objectifs du cours

Rendre l’étudiant capable d’appliquer les notions élémentaires de la thermodynamique et de la mécanique des fluides dans la résolution des problèmes simples relatifs à la conservation de la masse et de l’énergie.

 

De même, l’étudiant devra être capable d’évaluer les forces exercées par un fluide au repos ou en mouvement sur les différents matériaux et structures qui se trouvent en interaction avec celui-ci.

 

Plus spécifiquement, l’étudiant devra pouvoir appliquer les lois de la thermodynamique à l’analyse des systèmes et des cycles thermiques connaissant l’état, les propriétés et le comportement des substances.



Stratégies pédagogiques

Trois heures et demie de cours magistral par semaine. De nombreux exemples seront faits en classe pour permettre aux étudiants de bien assimiler la théorie et les techniques présentées durant le cours.

 

Trois heures de travail pratique par semaine qui pourront servir à travailler les exercices hebdomadaires qui vous seront donnés, à demander des éclaircissements sur les notions vues durant le cours, à compléter le cours magistral par certaines démonstrations et/ou certains exemples faits en détail par le responsable.



Utilisation d’appareils électroniques

S.O.



Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 09:00 - 12:00 Travaux pratiques
Jeudi 09:00 - 12:30 Activité de cours
02 Lundi 13:30 - 16:30 Travaux pratiques
Mercredi 13:30 - 17:00 Activité de cours
03 Lundi 09:00 - 12:00 Travaux pratiques
Mercredi 09:00 - 12:30 Activité de cours
04 Mardi 18:00 - 21:00 Travaux pratiques
Jeudi 18:00 - 21:30 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Jean-Sébastien Closson-Duquette Activité de cours Jean-Sebastien.C-Duquette@etsmtl.ca B-2542
01 Jean-Sébastien Closson-Duquette Travaux pratiques Jean-Sebastien.C-Duquette@etsmtl.ca B-2542
02 Alain Hénault Activité de cours Alain.Henault@etsmtl.ca B-2552
02 Alain Hénault Travaux pratiques Alain.Henault@etsmtl.ca B-2552
03 Cédric Alinot Activité de cours Cedric.Alinot@etsmtl.ca B-2530
03 Cédric Alinot Travaux pratiques Cedric.Alinot@etsmtl.ca B-2530
04 Xavier Daxhelet Activité de cours Xavier.Daxhelet@etsmtl.ca B-1648
04 Abdas Salam Bajamgnigni Gbambie Travaux pratiques Abdas-Salam.Bajamgnigni-Gbambie@etsmtl.ca B-2325



Cours

COURS

MATIÈRE

RÉFÉRENCE

(chapitre)

HEURE

 

1re PARTIE : LA MÉCANIQUE DES FLUIDES

 

 

1

Statique des fluides

  • Propriétés des fluides
  • Pression : fluide incompressible; fluide compressible

1

3

2
  • Mesures manométriques
  • Effet de la pression : surface plane et surface courbe
  • Principe d’Archimède

2

3

3

Dynamique des fluides

  • Classification des écoulements
  • Caractérisation des écoulements

3

1.5

3

Équations de continuité

  • Théorème du transport
  • Équation de conservation de la masse – Applications

4

1.5

4

Équations de quantité de mouvement

  • Équation de quantité de mouvement
  • Applications

4

3

5

Équation de conservation de l’énergie

  • Équation générale de l’énergie
  • Équation de Bernoulli
  • Applications

5

3

6

Écoulements incompressibles et stationnaires dans les conduites

  • Analyse des écoulements dans les conduites
  • Applications

6

3

7

Examen intra

 

3

 

2e PARTIE : LA THERMODYNAMIQUE

 

 

8

Propriétés des substances pures

  • Définition et concepts : système, variables thermodynamiques, évolution et cycles
  • Propriétés des substances pures : équilibre des phases; gaz parfaits; tables thermodynamiques

1

3

9

Premier principe de la thermodynamique (1) : P.P.T.

  • Travail et chaleur
  • Énoncé du P.P.T. pour un cycle
  • Énoncé du P.P.T. pour une évolution simple

2

3

10

Premier principe de la thermodynamique (2) P.P.T.

  • Énergie interne
  • Enthalpie
  • Applications : équilibre des phases; gaz parfaits
  • Écoulements en régime permanent (E.R.P.)

2

3

11

Second principe de la thermodynamique S.P.T. (1)

  • Machine thermique et pompe thermique
  • Énoncés de Clausius et de Kelvin-Planck
  • Cycle de Carnot
  • Énoncé du S.P.T. pour une évolution simple
  • Entropie

3

3

12

Second principe de la thermodynamique S.P.T. (2)

  • Variation d’entropie : équilibre des phases; gaz parfaits
  • Principe de l’accroissement d’entropie
  • Écoulements en régime permanent

3

3

13

Cycles de puissance

  • Cycle de Rankine
  • Cycle à resurchauffe
  • Cycle de régénération

4

3

Total

39



Laboratoires et travaux pratiques

Trois heures de travail pratique par semaine (total 36 heures).



Utilisation d'outils d'ingénierie

TI-Nspire CX CAS, Data Studio, logiciels de thermodynamique.


Évaluation
  Gr. 01 Gr. 02 Gr. 03 Gr. 04
*Quiz 1 28 janvier 27 janvier 27 janvier 28 janvier
Examen intra : 35 % 20 février 26 février 26 février 20 février
*Quiz 2 17 mars 18 mars 16 mars 17 mars
Examen final : 35% Semaine d’examens
Laboratoires : 10 % Date de remise donnée en classe

 

* Un total de 20 % des points est attribué à 2 quiz et possiblement à d'autres activités d'évaluations supplémentaires au choix de l'enseignant-e.

 

Examens et quiz :

  • Les quiz durent une heure à une heure et demie et se font en séances de travail pratique.
  • Le second quiz doit se faire avec les tables de thermodynamique.
  • L'examen intra est d'une durée de 2 à 3 heures et toute documentation est permise.
  • L'examen final est d'une durée de 3 heures, il se fait avec les logiciels de thermodynamique et toute documentation est permise.

Laboratoires :

  • Un laboratoire sur la partie mécanique des fluides aura lieu au cours de la session au local B-2628 en dehors des périodes de cours et de laboratoires.
  • Un laboratoire sur la partie thermodynamique aura lieu au cours de la session au local B-2606 en dehors des périodes de cours et de laboratoires.



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1, 4 20 février 2020
2, 3 26 février 2020



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.



Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Infractions de nature académique
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

BENMASSAOUD, Adile, BORDELEAU, André et DAVID, Éric. Notes de cours ING-160, Thermodynamique et mécanique des fluides, Édition avril 2018.

Tables de thermodynamique.



Ouvrages de références

CENGEL, BOLES. Thermodynamics an Engineering Approach, 8e édition, 2014.*·

GERHART, GROSS et HOCHSTEIN, Fundamentals of Fluid Mechanics, 2e edition, [1]1992.·

MUNSON, YOUNG, OKIISHI, Fundamentals of Fluid Mechanics, 7e édition, 2012.*·

SONNTAG, DESROCHERS. Thermodynamique appliqué, 2e édition, 2002.·

 

*Disponible à la COOP.

·Disponible à la bibliothèque.



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://seg-apps.etsmtl.ca/nspire/

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