Technology of chemical and environmental engineering

5.00 crédits

30.0 h + 15.0 h

> Horaire

Enseignants

Luis Alconero Patricia;

Langue
d'enseignement

Anglais
> Facilités pour suivre le cours en français

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :

Contribution du cours au référentiel du programme
Faisant référence aux acquis d'apprentissage du diplôme KIMA, les AAs suivants sont visés: Axe 1: 1.1, 1.2; Axe 2: 2.2, 2.3, 2.4, 2.5; Axe 3: 3.1, 3.2, 3.3; Axe 4: 4.1, 4.2, 4.4; Axe 5: 5.3, 5.5, 5.6; Axe 6: 6.1, 6.2, 6.3.
Acquis d'apprentissage spécifiques au cours
Résultats d'apprentissage techniques
A l'issue de ce cours, l'étudiant sera capable de:

Calculer la perte de pression dans des tubes droits et courbés.
Classifier les pompes et les compresseurs.
Choisir un type de pompe/compresseur en fonction de son utilisation.
Calculer et interpréter correctement la hauteur de charge maximale d'une pompe et la courbe caractéristique d'une pompe.
Analyser le comportement caractéristique des pompes en série ou en parallèle. Calcul des hauteurs de refoulement et des débits de refoulement.
Analyser la compression en série.
Dériver et utiliser des modèles de compression, calculer la puissance de compression et le rendement, et analyser et calculer les caractéristiques d'une compression multi-étapes.
Tenir compte d'une déviation des gaz parfaits et déterminer les exposants des gaz.
Classifier les différents types d'agitateurs.
Dimensionner les agitateurs les plus importants.
Classifier les différents types d'échangeurs de chaleur.
Dimensionner les échangeurs de chaleur les plus importants.
Réaliser le schéma d'un procédé.
Analyser la sécurité et la régulation d'un procédé.
Réaliser l'analyse thermodynamique des procédés.

Résultats d'apprentissage transversaux
A l'issue de ce cours, l'étudiant sera capable de:

Contribuer, en équipe, à la réalisation d'un projet disciplinaire ou pluridisciplinaire en respectant une approche cadrée.
Utiliser un corpus de connaissances en sciences fondamentales et polytechniques, permettant de résoudre des problématiques disciplinaires cadrées.
Mobiliser des connaissances scientifiques et techniquesprovenant de diverses sources, y compris les livresde référence et le web.
Analyser, organiser et mener à son terme une démarche d'ingénierie appliquée au développement d'un procédé répondant à un besoin ou à une problématique cadrée, à l'analyse d'un phénomène physique donné ou un système.
Faire preuve de rigueur et d'esprit critique dans ses démarches scientifiques et techniques en se souciant de l'éthique.
Communiquer efficacement oralement et par écrit les résultats des missions qui lui sont confiées.

Contenu

Exergie

Introduction à l'exergie
Importance de l'exergie en génie chimique
Exergie en réaction et séparation

Pompes et compresseurs

Pompes : principes fondamentaux
Types de pompes et leurs spécificités
Compresseurs : principes fondamentaux
Types de compresseurs et leurs spécificités.
Compresseurs multiétages et leurs avantages

Échangeurs de chaleur

Conduction, convection. Solutions de conduction en 1D : plaque multicouche, tube multicoquille, ailettes sur plaques et ailettes sur tubes.
Analogie électrique et résistance thermique.
Coefficients de transfert de chaleur.
Flux laminaires : cas à densité de flux thermique constante au niveau de la paroi, cas à température de paroi constante, flux développé thermiquement et longueur d'entrée thermique.
Corrélations pour les écoulements turbulents.
Échangeurs de chaleur : co-courant, contre-courant, courant croisé. Méthode LMTD (Logarithmic Mean Temperature Difference). Méthode Epsilon-NTU (Nombre d'Unités de Transfert)

Sécurité et exploitation – conférencier invité de l’industrie

Analyse HAZOP

Soupapes de sécurité - conférencier invité de l'industrie
Simulation de procédés sous ASPEN (cours pratiques en salle informatique)

Méthodes d'enseignement

Ce cours combine des cours en salle, des sessions d'exercices en salle, et des exercices de simulation (ordinateur) avec Aspen+
Une séance de laboratoire sur les échangeurs de chaleur est également prévue.
Ce cours aborde les problématiques liées au développement durable et à la transition à travers les activités suivantes :

Séances dédiées au rôle de l'exergie pour déterminer si un processus chimique est durable ou non. La destruction de l'exergie sera discutée comme une première étape pour déterminer la durabilité.

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

Examen (questions théoriques et pratiques). L'examen est divisé en trois parties liées aux 1) échangeurs de chaleur, 2) aux pompes et aux compresseurs et 3) à l'analyse de l'éxergie. Les étudiants doivent obtenir un minimun de 8/20 dans les trois parties de l'examen pour créditer le cours. L'examen et labo sont 80% de la note finale.
Les exercices d'Aspen sont 20% de la note finale.

L'utilisation d'IA générative telle que ChatGPT, Consensus, Perplexity, etc. est tolérée pour la recherche d'informations ou la clarification de concepts mais son utilisation est interdite pour l'élaboration de rapports ou de tout matériel faisant partie de l'évaluation du cours par l'enseignant. L'étudiant doit déclarer sur l'honneur que les IA n'ont pas été utilisées.

Autres infos

Ce cours nécessite des connaissances de base en hydrodynamique & phénomènes de transport, en thermodynamique et en mathématique appliquée.

Ressources
en ligne

Des notes de cours et / ou des copies des diapositives utilisées en classe sont fournies aux étudiants et disponibles sur Moodle.

Bibliographie

For the part on heat exchangers: F. P. Incropera, D. P. Dewitt, T. D. Bergman, A. S. Lavine, « Fundamentals of Heat and Mass Transfer », Sixth edition, 2007.
For the part on exergy: I. Dincer, "Exergy: Energy, Environment and Sustainable Development", 2nd Edition, Elsevier, 2012.

Faculté ou entité
en charge

> FYKI

Programmes / formations proposant cette unité d'enseignement (UE)

Intitulé du programme

Sigle

Crédits

Prérequis

Acquis
d'apprentissage

Master [120] : ingénieur civil en chimie et science des matériaux

KIMA2M