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École de technologie supérieure
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Responsable(s) de cours :
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Cédric Alinot
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PLAN DE COURS
Automne 2020
ING160 : Thermodynamique et mécanique des fluides (4 crédits)
Modalités de la session d’automne 2020
Pour assurer la tenue de la session d’automne 2020, les modalités suivantes seront appliquées :
La plupart des cours de la session d'automne seront donnés à distance. Les autres seront donnés en présence. Cette information vous a déjà été communiquée.
L’étudiant inscrit à un cours à distance doit avoir accès à un ordinateur, un micro, une caméra et un accès à internet, idéalement de 10Mb/s ou plus.
Les cours à distance pourraient être enregistrés, à la discrétion de l’ÉTS. Le cas échéant, les enregistrements de cours pourraient notamment être rendus accessibles aux étudiants par le biais notamment du portail de l’ÉTS.
La notation des cours sera la notation régulière prévue aux règlements des études de l'ÉTS.
Pour les cours à distance, les examens (intra, finaux) se feront normalement à distance. Leur surveillance se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. Ceci est nécessaire pour se conformer aux exigences du Bureau canadien d’agrément des programmes de génie (BCAPG) afin d’assurer la validité des évaluations.
Le contexte actuel oblige bien sûr l’ÉTS à envisager la possibilité d’une deuxième vague de la pandémie de COVID-19, laquelle pourrait entraîner, après le début de la session d’automne 2020, un resserrement des directives et recommandations gouvernementales. Nous vous assurons que l’ÉTS se conformera aux règles en vigueur afin de préserver la santé publique et que, si requis, elle pourrait aller jusqu’à interdire l’accès physique au campus universitaire et ordonner la dispense en ligne de toutes les activités d’enseignement et d’évaluation pour la durée restante de la session d’automne 2020.
Des exigences additionnelles pourraient être spécifiées par l’ÉTS ou votre département, suivant les particularités propres à votre programme.
Si vous ne consentez pas aux modalités décrites précédemment, vous devez vous désinscrire de vos cours avant le 13 septembre et vous pourrez être remboursé.
Pour les nouveaux étudiants inscrits au programme de baccalauréat uniquement, vous devez vous désinscrire avant le 25 septembre et vous pourrez être remboursé.
En demeurant inscrit, vous acceptez les modalités particulières de la session d'automne 2020.
Préalables
| Programme(s) : 7065,7070,7084,7095,7365,7483,7485,7495,7610,7694,7883,7885 | | | | | | | | | | | Profils(s) : Tous profils | | | | | | | | | | | | | ING150 | | | | | | | | | | | |
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Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8
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Qualités de l'ingénieur
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Qualité visée dans ce cours |
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Qualité visée dans un autre cours |
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Indicateur enseigné |
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Indicateur évalué |
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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 | Lundi | 09:00 - 12:30 | Activité de cours |
| Jeudi | 13:30 - 16:30 | Travaux pratiques |
| 02 | Mardi | 13:30 - 17:00 | Activité de cours |
| Vendredi | 13:30 - 16:30 | Travaux pratiques |
| 03 | Mardi | 18:00 - 21:00 | Travaux pratiques |
| Jeudi | 18:00 - 21:30 | Activité de cours |
| 04 | Lundi | 09:00 - 12:00 | Travaux pratiques |
| Jeudi | 13:30 - 17:00 | Activité de cours |
| 05 | Mardi | 13:30 - 16:30 | Travaux pratiques |
| Vendredi | 13:30 - 17:00 | Activité de cours |
Coordonnées de l’enseignant
Cours
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COURS
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MATIÈRE
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RÉFÉRENCE
(chapitre)
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HEURE
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1re PARTIE : LA MÉCANIQUE DES FLUIDES
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1
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Statique des fluides
- Propriétés des fluides
- Pression : fluide incompressible; fluide compressible
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1
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3
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2
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- Mesures manométriques
- Effet de la pression : surface plane et surface courbe
- Principe d’Archimède
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2
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3
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3
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Dynamique des fluides
- Classification des écoulements
- Caractérisation des écoulements
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3
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1.5
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3
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Équations de continuité
- Théorème du transport
- Équation de conservation de la masse – Applications
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4
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1.5
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4
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Équations de quantité de mouvement
- Équation de quantité de mouvement
- Applications
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4
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3
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5
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Équation de conservation de l’énergie
- Équation générale de l’énergie
- Équation de Bernoulli
- Applications
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5
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3
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6
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Écoulements incompressibles et stationnaires dans les conduites
- Analyse des écoulements dans les conduites
- Applications
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6
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3
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7
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Examen intra
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3
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2e PARTIE : LA THERMODYNAMIQUE
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8
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Propriétés des substances pures
- Définition et concepts : système, variables thermodynamiques, évolution et cycles
- Propriétés des substances pures : équilibre des phases; gaz parfaits; tables thermodynamiques
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1
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3
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9
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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
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2
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3
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10
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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.)
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2
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3
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11
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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
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3
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3
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12
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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
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3
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3
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13
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Cycles de puissance
- Cycle de Rankine
- Cycle à resurchauffe
- Cycle de régénération
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4
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3
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Total
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39
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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
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Gr. 01 |
Gr. 02 |
Gr. 03 |
Gr. 04 |
Gr. 05 |
| *Quiz 1 |
24 septembre |
18 septembre |
29 septembre |
28 septembre |
29 septembre |
| Examen intra : 35 % |
19 octobre |
16 octobre |
29 octobre |
22 octobre |
27 octobre |
| *Quiz 2 |
12 novembre |
03 novembre |
17 novembre |
16 novembre |
17 novembre |
| Examen final : 35% |
Semaine d’examens |
* Un total de 30 % des points est attribué à deux (2) quiz et possiblement à d'autres activités d'évaluations supplémentaires au choix de l'enseignant-e.
Examens et quiz :
- Les quiz durent entre une et deux heures et se font au travers de la plateforme Moodle.
- Le second quiz doit se faire avec les tables de thermodynamique.
- L'examen intra est d'une durée de deux (2) à trois (3) heures et toute documentation est permise au travers de la plateforme Moodle.
- L'examen final est d'une durée de 3 heures, se fait avec les logiciels de thermodynamique et toute documentation est permise.
Laboratoires :
Dates des examens intra
| Groupe(s) | Date |
| 1 | 19 octobre 2020 |
| 2 | 16 octobre 2020 |
| 3 | 29 octobre 2020 |
| 4 | 22 octobre 2020 |
| 5 | 27 octobre 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).
Documentation obligatoire
BENMASSAOUD, Adile, BORDELEAU, André et DAVID, Éric. Notes de cours ING-160, Thermodynamique et mécanique des fluides, Édition avril 2020.
Tables de thermodynamique.
Les notes de cours sont disponible à la COOP (achat en ligne possible)
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.