Plan De Cours - MEC4230 A2008

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Description

MEC4230 COMBUSTION ET POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE PLAN DE COURS TRIMESTRE : AUTOMNE 2008 CRÉDITS : 3 cr. (4-1-4) PROFESSEURS : Bruno Detuncq (C-318.8) BUTS DU COURS : Le cours "MEC4230 - Combustion et Pollution atmosphérique" a pour premier but de permettre aux étudiants d'acquérir des connaissances fondamentales sur ce qu'est la combustion comme phénomène physique et des lois décrivant les processus qui y sont associés. Le deuxième but du cours est de transmettre aux étudiants les connaissances reliées aux différentes applications de la combustion dans le domaine industriel et de leur fournir les outils nécessaires pour le design de systèmes de combustion. Le troisième but du cours est de permettre aux étudiants de connaître les mécanismes de production de la pollution générée lors d'une combustion, de connaître les effets de cette pollution et de comprendre les méthodes de mesure et les méthodes et de réduction de cette pollution. OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE : Le cours permettra aux étudiants de : 1 - Connaître les ressources, les modes de production ainsi que les caractéristiques physico-chimiques des principaux combustibles (charbon, gaz naturel, alcool, hydrogène). 2 - Comprendre les principes de la combustion stoechiométrique et non stoechiométrique; savoir calculer la composition des gaz brûlés. 3 - Savoir calculer le pouvoir calorifique des combustibles et la température de flamme dans les moteurs et les ...

Informations

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• Langue: Français

Extrait

1

TRIMESTRE

:

AUTOMNE 2008

CRÉDITS

:

3 cr. (4-1-4)

PROFESSEURS

:

Bruno Detuncq (C-318.8)

BUTS DU COURS

:

Le cours "MEC4230 - Combustion et Pollution atmosphérique" a pour

premier but

de permettre aux

étudiants d'acquérir des connaissances fondamentales sur ce qu'est la combustion comme phénomène

physique et des lois décrivant les processus qui y sont associés.

Le

deuxième but

du cours est de transmettre aux étudiants les connaissances reliées aux différentes

applications de la combustion dans le domaine industriel et de leur fournir les outils nécessaires pour le

design de systèmes de combustion.

Le

troisième but

du cours est de permettre aux étudiants de connaître les mécanismes de production de

la pollution générée lors d'une combustion, de connaître les effets de cette pollution et de comprendre les

méthodes de mesure et les méthodes et de réduction de cette pollution.

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

:

Le cours permettra aux étudiants de :

1 -

Connaître les ressources, les modes de production ainsi que les caractéristiques physico-chimiques

des principaux combustibles (charbon, gaz naturel, alcool, hydrogène).

2 -

Comprendre les principes de la combustion stoechiométrique et non stoechiométrique; savoir

calculer la composition des gaz brûlés.

3 -

Savoir calculer le pouvoir calorifique des combustibles et la température de flamme dans les

moteurs et les chaudières.

4 -

Comprendre le fonctionnement des brûleurs industriels, apprendre les méthodes de calcul et savoir

les utiliser.

5 -

Connaître les modes de fonctionnement des fours industriels et acquérir les connaissances

permettant d'en faire la conception.

6 -

Connaître les mécanismes de formation des polluants atmosphériques générés par la combustion,

les méthodes de détection et de réduction de ces polluants.

MEC4230

COMBUSTION ET POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE

PLAN DE COURS

2

TABLE DES MATIÈRES

:

(heures)

Introduction

...................................................................................................................................................... 1

Chapitre - 1

: Ressources en combustibles fossiles .......................................................................................... 3

Classification, ressources, consommation et méthodes de production des combustibles fossiles :

solides, liquides, gazeux.

Chapitre - 2

: Caractéristiques physico-chimiques des combustibles .............................................................. 4

Rappel des notions de chimie, classification des composés chimiques, propriétés physiques des

combustibles, procédés de raffinage des combustibles.

Chapitre - 3

: Équations de combustion stoechiométrique et non stoechiométrique ....................................... 3

Principes de physique, équations de combustion stoechiométrique, excès d'air, richesse de

mélange, température de point de rosée des produits de combustion, analyse des gaz brûlés.

Chapitre - 4

: Thermochimie de la combustion ................................................................................................ 5

Premier principe de thermodynamique appliqué à la combustion, enthalpie de formation et

pouvoir calorifique, température de flamme adiabatique, deuxième principe de thermodynamique

appliqué à la combustion.

Chapitre - 5

: Équilibre chimique ................................................................................................................... 10

Réaction en chaîne et équilibre chimique, calcul de la vitesse de réaction, température de flamme

adiabatique pour des systèmes en équilibre chimique.

Chapitre - 6

: Flammes et dynamique des jets ................................................................................................. 9

Description et classification des flammes, température d'inflammation, limites d'inflammabilité,

délais d'allumage, étude du jet axisymétrique libre, écoulement avec rotation, écoulement en

atmosphère confiné.

Chapitre - 7

: Brûleurs ...................................................................................................................................... 3

Classification et description des brûleurs, calcul d'un brûleur à gaz, systèmes de combustion

industriels classiques.

Chapitre - 8

: Fours industriels ......................................................................................................................... 1

Classification et description, calcul de la charge, échanges de chaleur dans le four, choix d'un

brûleur en fonction du besoin, réfractaires, problèmes reliés aux fours industriels.

Chapitre – 9

: Transfert de chaleur par rayonnement ....................................................................................... 0

Rappel des notions de rayonnement, transfert de chaleur par rayonnement d’une flamme

Chapitre - 10

: Pollution atmosphérique, sources et effets ............................................................................. 10

Classification des polluants et de leurs effets sur l'homme et l'environnement, facteurs

météorologiques, techniques de mesure des polluants, méthodes de réduction des polluants.

Chapitre - 11

: Pollution atmosphérique, particules et gaz polluants ............................................................... 7

Formation, dispersion et élimination des particules, gaz polluants : CO, HC, NOx, SO

2

, smog

acide et oxydant, technique de mesure des polluants.

Formation pour le logiciel de calcul EES

...................................................................................................... 1

3

LABORATOIRES

...................................................................................................................................... 4

Labo # 1 : Caractérisation des combustibles liquides ( 1 hr par groupe x 2 groupes )

Labo # 2 : Caractérisation des jets libres, labo en 2 phases

Une démonstration se fera le vendredi 31 octobre (1 hr par groupe x 2 groupes)

La prise des données au laboratoire se fera sur rendez-vous à l’extérieur des heures de

classe dans les semaines du 3 et du 10 novembre ( 1 hr par équipe )

VISITE À LA CENTRALE THERMIQUE

Observation d’un système moderne de combustion de type industriel ................................................. 2

EXAMEN INTRA

: ......................................................................................................................................... 2

Matière : Chapitres 1 à 5 (sans documentation)

TOTAL =

65 HEURES

MODE D'ÉVALUATION

:

ITEM

DATE

DURÉE

PONDÉ-

RATION

Labo # 1 : Caractéristiques des combustibles liquides

12 septembre

1 hr

5 %

Labo # 2 : Caractérisation des jets libres

Démonstration :

Exécution :

31 octobre

du 3 au 14 novembre

1 hr

1 hr

10 %

Visite Centrale Thermique de Polytechnique (A-381)

21 novembre

2 hr

5 %

Examen Intra (sans documentation)

10 octobre

2 hr

35 %

Examen Final (toute documentation)

du 8 au 22 décembre

2 1/2 hr.

45 %

Les étudiants doivent former des équipes de 3 membres pour la réalisation des laboratoires.

NOTE

: La présence est obligatoire lors de l’exécution des laboratoires et pour la visite à la centrale thermique

BIBLIOGRAPHIE

: (voir site web du cours pour une bibliographie complète)

▪

Site WEB du cours MEC4230

▪

« Combustion et Pollution atmosphérique » , notes de cours polycopiées

Par : Bruno Detuncq, François McKenty

▪

« Principles of combustion »

Par : Kenneth K. Kuo ; John Wiley & Sons ; 2005

▪

« An introduction of combustion , concepts and applications »

Par : Stephen R. Turns ; McGraw-Hill ; 2000

▪

"Internal Combustion Engine Fundamentals"

Par : John B. Heywood ; McGraw-Hill Book Co., 1988

▪

« Air pollution , Its origin and control »

Par : Kenneth Wark, Cecil F. Warner , Wayne T. Davis ; Addison Wesley ; 1998

▪

« Calcul, Conception et Utilisation des brûleurs Industriels au Gaz »

Par : Association technique de l'industrie du gaz en France

▪

« Heat Transfer from Flames »

Par : W.A. Gray, J.K. Kilham, R. Müller ; Paul Elek (Scientific Books) Ltd., 1976

▪

"Logiciel : EES"

4

CALENDRIER TRIMESTRE :

MEC4230

TRIMESTRE :

AUTOMNE

2008

( PÉRIODES DE : COURS )

Version : 2008-08-18

MOIS

LUNDI

MARDI

MERCREDI

JEUDI

VENDREDI

AOÛT

25

26

27

Début

des cours

28

29

(2)

SEPTEMBRE

1

Congé

2

(2)

3

Horaire du lundi

4

(1)

5

(2)

8

9

(2)

10

11

(1)

12

LABO # 1 (2)

15

16

(2)

17

18

(1)

19

(2)

22

23

(2)

24

25

(1)

26

(2)

OCTOBRE

29

30

(2)

1

2

(1)

3

(2)

6

7

(2)

8

9

(1)

10

INTRA (2)

13

Congé

14

15

16

17

20

21

(2)

22

23

(1)

24

(2)

27

28

(2)

29

30

(1)

31

LABO # 2 (2)

NOVEMBRE

3

4

(2)

5

6

(1)

7

(2)

10

11

(2)

12

13

(1)

14

(2)

17

18

(2)

19

20

(1)

21

VISITE (2)

24

25

(2)

26

27

(1)

28

(2)

DÉCEMBRE

1

2

(2)

3

4

(1)

5

Présentation PFE

8

Début Examens

Fin :

22 décembre

9

10

11

12

NOTE : le laboratoire des jets ( Labo # 2) se fera à l’extérieur des heures de classe, il est nécessaire de prendre rendez-vous.