v2.11.0 (5579)

Parcours - MOD-IFIE3-S1-FroidRay : Thermodynamique du froid, Rayonnement

Domaine > Centre RAPSODEE.

Descriptif

Ce module se divise en deux parties :

Thermodynamique appliquée – Procédés de production de froid :

  • Concepts généraux de pompe à chaleur appliqués à la production de froid par la mise en œuvre de processus endo/exo thermiques
  • Concept de dipôle thermique et dipôle thermochimique
  • Performances idéales de pompe à chaleur bitherme et tritherme, Coefficient de performance, Notion d’exergie (Concept et intérêt), Critère de qualité thermodynamique (Rendement exergétique)
  • Cycle trithermes par couplage mécanique ou massique de cycles bithermes. Mais aussi cycles trithermes de production de froid par sorption de gaz : absorption liquide/gaz, adsorption solide/gaz, réaction chimique S/G
  • Production thermo-électrique de froid (effet Peltier)
  • Production de froid par détente de gaz : Joule, Claude, Linde, Stirling, Brayton. Applications à la liquéfaction de gaz (azote liquide, GNL, Méthane,..), à la climatisation des avions,…
  • Froid par couplage thermo-acoustique et tube pulsé
  • Production de froid par désaimantation adiabatique
  • Production de froid par effet radiatif

Rayonnement thermique :

  • Définition des grandeurs clés (Emittance, Luminance, éclairement, flux) et notion d’angles solides
  • Lois fondamentales du rayonnement thermique (Planck, Wien, Boltzmann)
  • Propriétés radiatives (Réflectivité, absorptivité, transmissivité, émissivité) avec leurs dépendances spectrales et directionnelles
  • Loi de Kirchhoff, définition de l’émissivité
  • Facteurs de forme : définition et exemples dans situations simples
  • Echanges radiatifs entre surfaces
  • Bilans radiatifs sur des surfaces noires et grises, analogie électrique, méthode des radiosités
  • Introduction aux milieux semi-transparent, Loi de Beer-Lambert
  • L’objectif du TP est de modéliser et d’étalonner un capteur, ici il s’agit de la thermopile. Pour cela, un calcul de flux reçu par le détecteur sera établi, qui dépend de propriétés radiatives (absorptivité, transmission) au sein du capteur, du facteur de formes entre le capteur et les surfaces à caractériser. Au final on pourra déterminer des émissivités de parois dont les revêtements sont différents à partir de l’étalonnage de la thermopile.

Objectifs pédagogiques

A la fin de ce module, les élèves seront capables de :

  • Définir et calculer des propriétés radiatives de surfaces (aspects directionnels et spectraux)
  • Maitriser la loi de Planck, Wien, Stefan-Boltzmann et appliquer la loi de Kirchhoff
  • Calculer un échange radiatif entre 2 surfaces/parois noires et grises puis établir un bilan radiatif d’une surface/paroi en milieu confiné ou pas (exemple : bilan radiatif sur un absorbeur solaire, bilan radiatif d’un bâtiment)
  • Mieux appréhender les concepts et principes fondamentaux liés aux divers processus physico-chimiques et effet de couplage thermodynamique exploitables pour la production de froid
  • Comprendre le fonctionnement des procédés et d'en cerner ses potentialités
  • Estimer les performances et de proposer pour certains un dimensionnement sommaire du procédé

30 heures en présentiel
réparties en:
  • Evaluation des connaissances et capacités : DS, QCM : 1.5
  • Projet : heures encadrées présentielles : 3
  • Travaux Dirigés : 10.5
  • Cours Magistraux : 15

Diplôme(s) concerné(s)

UE de rattachement

Pour les élèves du diplômeDiplôme d'Ingénieur IMT Mines Albi

Mathématique : Intégrales multiples, Thermodynamique (1er et 2nd principes) Thermodynamique appliquée, Conversion énergétique, Thermochimie, Solutions binaires

Format des notes

Numérique sur 20

Pour les élèves du diplômeDiplôme d'Ingénieur IMT Mines Albi

Vos modalités d'acquisition :

Devoir surveillé et petit projet en binôme : dimensionnement d’une installation de production de froid et comparaison de technologies par une analyse de la valeur (LCOE)

Le rattrapage est autorisé (Max entre les deux notes écrêté à une note seuil)

    Le coefficient de l'enseignement est : 1

    Programme détaillé

    Partie 1 : 15h

    Partie 2 : 15h

    Veuillez patienter