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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Patrice Seers


PLAN DE COURS

Automne 2018
ENR820 : Biocarburants et combustion (3 crédits)





Préalables
Aucun préalable requis




Descriptif du cours
À la fin de ce cours, l’étudiant sera en mesure :
• de distinguer les différents biocarburants ainsi que leurs méthodes de production;
• d’appliquer des notions fondamentales sur la combustion et la vitesse de flamme laminaire;
• de faire la différence entre les biocarburants et les carburants traditionnels du point de vue de la combustion et des propriétés.

Types de biocarburants et méthode de production : biocarburants gazeux et liquides (biodiesel et alcool) de nouvelle génération ; survol des méthodes de production et matière première utilisée. Propriétés des biocarburants : impact sur la combustion et formation du mélange. Transfert de masse : mécanisme d’évaporation de gouttes de carburant. Mécanismes de réactions chimiques de combustion. Théorie des flammes prémélangées et de diffusion. Flammes laminaire et turbulente. Impact du biocarburant et autres paramètres influençant la combustion et les flammes. Formation des émissions polluantes et leurs impacts sur l’environnement.

Séances de travaux pratiques : Étude numérique de vitesse de flamme laminaire et influence des biocarburants. Mesure par spectroscopie d’espèces chimiques dans une flamme.

Offert en vidéoconférence si un nombre suffisant d’inscriptions provenant de l’UQAR ou de l’UQAC le justifie.



Objectifs du cours

Ce cours vise à développer chez l’étudiant des connaissances de base dans les aspects suivants de la combustion :

  • Introduction sur les méthodes de production des biocarburants gazeux et liquides de seconde génération (biodiesels et bioalcools).

  • Les propriétés des biocarburants et leurs liens avec la combustion.

  • Le transfert de masse.

  • Les mécanismes et les réactions chimiques de combustion.

  • La théorie des flammes de diffusion et pré-mélangée.

  • Les flammes laminaire et turbulente.

  • Les paramètres influençant les flammes.

  • La formation des émissions polluantes et leurs impacts sur l’environnement.

  • La combustion à l’intérieur des machines thermiques.




Stratégies pédagogiques
  • 3 heures de cours magistral par semaine
  • Devoirs



Utilisation d’appareils électroniques

N/A




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mercredi 08:30 - 12:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Patrice Seers Activité de cours Patrice.Seers@etsmtl.ca A-2126



Cours

Ce cours a pour but d’introduire l’étudiant aux procédés de production des biocarburants et de fournir aux étudiants des connaissances fondamentales sur la combustion. Plus spécifiquement, l’étudiant sera initié, entre autres, au transfert de masse et son application à l’évaporation de goutte de carburant. De plus, des notions sur les réactions chimiques et mécanismes chimiques de combustion seront introduites et permettront à l’étudiant de différencier les différents types de réactions. La théorie associée aux flammes prémélangée et de diffusion, à l’énergie minimale d’initiation de flamme ainsi que l’extinction de flamme seront présentées.  Des mécanismes de formation des principaux polluants, leurs contrôles et leurs impacts sur l’environnement seront également exposés.

 

Finalement, l’ensemble des notions présentées seront appliquées au moteur à piston et au turbine à gaz afin d’illustrer l’impact des biocarburants sur ces machines thermiques. Des exemples et exercices comparant les hydrocarbures conventionnels et les biocarburants permettront d’illustrer la matière.

 

HORAIRE DU COURS

Séances  Description Devoir/projet
5 sept.

Nomenclature des hydrocarbures, alcools, etc.

Méthode de production biocarburants

 
12 sept. Méthode de production des alcools et biodiesel et leurs propriétés  
19 sept. Introduction au transfert de masse  
26 sept. Cinétique chimique Devoir
3 oct. Intra  
10 oct. Flamme prémélangée  
17 oct. Flamme de diffusion  
24 oct. Jet de carburant et évaporation  
31 oct. Horaire du jeudi  
7 nov. Turbulence et flamme turbulente Projet à remettre le 14 décembre à midi
14 nov. Émissions polluantes  
21 nov. Turbine à gaz et moteur à piston conséquences des biocarburants  
28 nov. À venir  
5 déc. Examen final  

 




Évaluation
Devoirs (5%) et projets (25%): 30%
Intra: 30%
Examen final: 40%

CLAUSE PARTICULIÈRE. Une moyenne minimale de 50% est exigée dans les examens pour réussir le cours.




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 suivant 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 de département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note (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/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) 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

Site moodle




Ouvrages de références

[1]     Turns, S. R. An introduction to combustion, McGraw-Hill, USA, 2000

[2]     Borman, G. L., Ragland, K. W. Combustion Engineering.  McGraw-Hill, USA, 1998.

[3]     Law, C.K.  Combustion physics, Cambridge University Press, UK, 2006

[4]     Kuo, K. K. Principles of combustion 2nd ed.  John Wiley & Sons, Canada, 2005

[5]     Williams, F. A. Combustion theory. Wesview Press, USA, 1985

[6]     Nag, A. Biofuesl refining and performance, McGraw-Hill, USA, 2008

[7]     Hou & Shaw. Biocatalysis and bioenergy, Wiley, 2008

[8]     Drapcho, C.M., Nhuan, N.P., Walker, T.H. Biofuels engineering process technology McGraw-Hill, USA, 2008.

[9]     Ballerini, D. Les biocarburants. Répondre aux défis énergétiques et environnementaux des transports. Éditions Technip, France, 2011.

 




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca/

 




Autres informations

Courriel « ÉTUDIANTS-PROFESSEURS »

Le Service des technologies de l’information, en collaboration avec les départements et le Service des enseignements généraux, vous présentent leur service de « courriel étudiants-professeurs ».

Cet outil vise à augmenter la quantité de services offerts aux étudiants et à favoriser un échange accru d’informations entre les étudiants et les professeurs. Chaque étudiant disposera d’une boîte de courriel (15 MB) et d’une adresse normalisée. Chaque professeur pourra ainsi communiquer avec un étudiant ou avec l’ensemble des étudiants inscrits à son cours.

a) Clientèle cible :

  • tous les étudiants inscrits à chaque session

b) Accessibilité :

  • à partir d’un fureteur quelconque sur le site WEB de l’ÉS sous la rubrique : GUICHET INTERACTIF
  • à partir d’un fureteur quelconque à l’adresse suivante : http://webmail.ens.etsmtl.ca
  • à partir d’un logiciel client en mode POP3 ou MAPI :

serveur entrant : webmail.ens.etsmtl.ca

serveur sortant : le serveur SMTP de votre fournisseur Internet

c) Authentification au système de courriel :

  • à chaque session de travail, le système de courriel vous demandera de vous identifier; une fenêtre (Mot de passe réseau) apparaîtra et vous devrez fournir à la rubrique :

Nom de l’utilisateur : votre code d’accès universel

Mot de passe : votre NIP (utilisé dans ChemiNot)

Pour connaître votre code d’accès universel? Allez dans ChemiNot, sous l’onglet intitulé :

Info. générales. La forme générale de ce code est la suivante : AA99999. Si vous avez oublié votre NIP, allez au Bureau du registraire.

Avec la création de votre boîte de courriel, le système de courriel vous a également créé une adresse électronique dite « normalisée » que vous pouvez diffuser. Elle a la forme suivante :

Prénom.nom.99@ens.etsmtl.ca (disponible dans ChemiNot).

Notez que cette adresse normalisée ne contient pas de caractères accentués, ni de caractères spéciaux comme par exemple : l’apostrophe et l’espace (les logiciels de courriel ont horreur de ces caractères).

Bonne utilisation,

Service de l’informatique et des télécommunications