Programme de formation

• Objectifs

  Au terme de ce cours, l'étudiant-e doit être capable de comprendre les différents mécanismes du transfert de chaleur (conduction, convection et rayonnement) dans des installations possèdent différentes géométrie, à l'état stationnaire comme transitoire. Il sera également capable d'utiliser ces connaissances pour dimensionner des échangeurs de chaleur fonctionnant selon différents modes de contacts (à co-courant, à contre-courent ou à courant croisés).

  L'étudiant-e doit être capable plus spécifiquement:

  • de comprendre et d'expliquer les différents mécanismes (conduction, convection et rayonnement) responsables du transfert de chaleur dans un procédé chimique.
  • de savoir quelles données physiques utiliser pour caractériser le transfert de chaleur et où trouver l'information au sujet de ces données.
  • de résoudre des problèmes liés au transfert de chaleur à l'aide de calculs simples ainsi qu'à l'aide de simulation numériques utilisant Python ou Matlab.
  • d'écrire et de résoudre les bilans de chaleur pour différents designs d'échangeurs de chaleur et de dimensionner ces derniers pour répondre à un besoin spécifique.
  • de comprendre l'influence du mode de contact sur la performance d'un échangeur de chaleur.
  • de comprendre les analogies entre le transfert de chaleur et d'autres types de transfert comme le transfert de matière, le transfert d'impulsion ou le transfert d'électrons et se servir de telles analogies.
• Contenu

  Ce cours de génie chimique commence par introduire les différents mécanismes responsables du transfert d'énergie thermique dans une installation chimique. En particulier, les mécanismes de conduction thermique, de convection et de rayonnement seront discutés. En tenant compte de différentes géométries (planes, cylindriques, sphériques), des bilans de chaleur seront écrits pour des procédés fonctionnant à l'état stationnaire et à l'état transitoire. Les notions de coefficient de conduction thermique et de coefficient de transfert de chaleur sont abordées dans les bilans. De plus, la notion de coefficient de transfert de chaleur global sera introduite et mise en pratique à travers de nombreux exercices.

  Dans la seconde partie du semestre, les équations fondamentales du transfert de chaleur seront utilisées pour calculer les dimensions d'échangeurs de chaleur répondant à différentes spécifications et fonctionnant selon différents modes de contact. La structure du cours est la suivante:

  • Les mécanismes du transfert d'énergie thermique
  • Modélisation du transfert de chaleur à l'état stationnaire
  • Modélisation du transfert de chaleur à l'état transitoire
  • Dimensionnement d'échangeurs de chaleur

  Le modèle didactique utilisé dans ce cours sera celui d'une classe inversée. L'étudiant(e) devra visionner ou lire la documentation qui lui sera distribuée avant le cours afin de pouvoir travailler efficacement sur les différents projets et exercices résolus en classe. Pour une introduction préliminaire à ce qu'est une classe inversée, la vidéo ci-après en explique le principe: https://www.youtube.com/watch?v=UNMx2p9aGAU

Forme d'enseignement et volume de travail

Spécification du cours

Modalités d'évaluation

• Contrôle continu: travaux écrits

Mode de calcul de la note de cours

La note du contrôle continu est la moyenne pondérée des évaluations du semestre. En cas d'examen de révision, la note finale du cours est la moyenne arithmétique de la note du contrôle continu et de celle de l'examen de révision.

Ouvrage de référence

Enseignant(s) et/ou coordinateur(s)

Thierry Chappuis