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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

Été 2023
ING160 : Thermodynamique et mécanique des fluides (4 crédits)





Préalables
Programme(s) : 7065,7070,7084,7095,7365,7483,7485,7495,7610,7694,7883,7885
             
  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’étudiante ou 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’étudiante ou 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’étudiante ou 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 étudiantes et 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
Mardi 13:30 - 16:30 Travaux pratiques
02 Lundi 18:00 - 21:00 Travaux pratiques
Mardi 18:00 - 21:30 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Adile Benmassaoud Activité de cours Adile.Benmassaoud@etsmtl.ca B-2522
01 Adile Benmassaoud Travaux pratiques Adile.Benmassaoud@etsmtl.ca B-2522
02 Abdas Salam Bajamgnigni Gbambie Activité de cours Abdas-Salam.Bajamgnigni-Gbambie@etsmtl.ca B-2325
02 Driss Benhachmi Activité de cours Driss.Benhachmi@etsmtl.ca B-2540
02 Abdas Salam Bajamgnigni Gbambie Travaux pratiques Abdas-Salam.Bajamgnigni-Gbambie@etsmtl.ca B-2325
02 Driss Benhachmi Travaux pratiques Driss.Benhachmi@etsmtl.ca B-2540



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 surchauffe et resurchauffe
  • Cycle de régénération
  • Cylce de réfrigération
  • Cycle gaz parfait

4

3

Total

39



Laboratoires et travaux pratiques

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

Il est à noter que les activités de laboratoire se déroulent à l'extérieur des périodes inscrites à l'horaire pour le cours ou les travaux pratiques, sur rendez-vous seulement. L'étudiante ou l'étudiant doit prévoir une certaine disponibilité pour ces travaux d'équipe obligatoires qui ont lieu deux fois durant la session.



Utilisation d'outils d'ingénierie

TI-Nspire CX CAS, logiciels de thermodynamique, "Interface universelle 850 et le logiciel Capstone" de Pasco


Évaluation

 

  Gr. 01 Gr. 02
*Quiz 1 24 mai 05 juin
Examen intra : 35 % 20 juin 26 juin
*Quiz 2 11 juillet 17 juillet
Examen final : 35% Semaine d’examens
Laboratoires : 10% Dates de remise données en classe

 

* Un total de 20 % des points est attribué à deux (2) quiz (un pour la partie mécanique des fluides et un pour la partie thermodynamique) et possiblement à d'autres activités d'évaluations supplémentaires au choix de l'enseignante ou de l'enseignant.

Examens et quiz :

  • Les quiz durent entre une et deux heures et toute documentation papier est permise.
  • Le premier quiz porte sur les deux premiers cours de mécanique des fluides.
  • Le second quiz doit se faire avec les tables de thermodynamique et porte sur les 2 premiers cours de thermodynamique.
  • L'examen intra est d'une durée de deux (2) à trois (3) heures et toute documentation papier est permise. Il aura lieu en présence pour tous les groupes si les conditions sanitaires le permettent.
  • L’examen final aura lieu en présence si les conditions sanitaires le permettent. Il est d'une durée de 3 heures, se fait avec les logiciels de thermodynamique et toute documentation papier 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 (5% des points).
  • Un laboratoire sur la partie thermodynamique aura lieu au cours de la session au local B-2628 en dehors des périodes de cours et de laboratoires (5% des points).
  • Les laboratoires sont conçus pour être réalisés idéalement en équipes de trois personnes au maximum, mais des équipes de quatre seront tolérées au besoin.



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 20 juin 2023
2 26 juin 2023



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 décembre 2021. Les tables de thermodynamique sont intégrées avec les notes de cours.

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.



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

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

Site du cours



Autres informations

Les séances de cours et de travaux pratiques des cours-groupes dont le mode d'enseignement est hybride sont offertes entièrement à distance. L'étudiante ou l'étudiant inscrit à un tel cours-groupe n'a donc pas besoin de se déplacer à l'École durant la session, sauf lors des évaluations en présence identifiées à la section "Évaluation".