Cours en ligne et simulateur de thermodynamique appliquée

Etape 2 cours auto-formation aux systèmes énergétiques

Consolidation des notions (deuxième étape)

Objectif

La première étape vous a permis d'acquérir les concepts de base de la discipline et d'apprendre à utiliser Thermoptim pour modéliser les cycles de base.

Au cours de cette deuxième étape, vous commencerez par consolider vos connaissances en étudiant quelques compléments théoriques (notamment sur l'exergie et les échangeurs), et en analysant des variantes des cycles de base. Dans un second temps vous aborderez les cycles combinés et la cogénération.

Les cycles étudiés devenant plus complexes, les modèles que vous étudierez vous demanderont davantage de travail que les précédents. Des compléments de modélisation avec Thermoptim vous seront présentés, notamment à l'occasion de l'étude des modèles des moteurs alternatifs à combustion interne (diesel et essence).

Exergie

La théorie de l'exergie fournit un cadre tout à fait rigoureux pour quantifier la qualité thermodynamique d'un système quelconque, ouvert ou fermé, en régime dynamique ou non. Les bilans exergétiques sont de plus en plus acceptés comme un outil privilégié pour comparer et optimiser les cycles thermodynamiques.

Au cours de cette étape, vous aurez l'occasion de vous familiariser avec ce concept et d'apprendre à le mettre en oeuvre pour les différentes études de cycles.

Des explications méthodologiques sur l'établissement des bilans exergétiques sont fournies dans la section  Analyses exergétiques .

Echangeurs de chaleur

Les échangeurs de chaleurs sont des appareils permettant de transférer de la chaleur entre deux fluides à des températures différentes. A ce titre, ils jouent un rôle fondamental dans de nombreuses technologies énergétiques.

Bien que leur mode de fonctionnement soit généralement simple, étant donné qu'il s'agit de composants fixes, sans pièces en mouvement, l'expérience montre que de nombreuses difficultés surgissent lorsqu'il s'agit de les paramétrer judicieusement.

Au cours de cette étape, vous vous familiariserez avec les échangeurs de chaleur et vous apprendrez à les modéliser.

Modélisation avancée avec Thermoptim

Thermoptim est un progiciel qui permet de beaucoup faciliter (et de sécuriser) la modélisation des systèmes énergétiques. Il n'en reste pas moins que son utilisation demande un certain nombre de précautions dès lors que vous vous intéressez à des technologies complexes, notamment si elles mettent en jeu des fluides différents, avec des mélanges et des combustions, ainsi que lorsque des échangeurs interviennent.

La séance Diapason S07_trucs, intitulée "Trucs et astuces avec Thermoptim", vous apprendra à maîtriser ces difficultés.

Etude des variantes des cycles de base et des cycles avancés (cycles combinés, cogénération)

Maintenant que vous maîtrisez les cycles de base, vous allez étudier leurs variantes et des cycles plus complexes. Vous apprendrez aussi à en dresser les bilans exergétiques, afin de pouvoir analyser quantitativement les irréversibilités qui y prennent place. Vous étudierez ainsi les cycles des :

  • turbines à gaz à régénération

  • centrales à vapeur à prélèvement et régénération

  • machines de réfrigération à compression multiétégées

  • moteurs diesel et essence

  • cycles combinés

  • installations de cogénération

Compléments

Les modules ExpliSite vous proposent des explorations virtuelles guidées des trois exemples de base (turbine à gaz, cycle à vapeur, réfrigération), avec des liens vers des explications théoriques, technologiques, méthodologiques... Ils présentent trois niveaux de difficulté croissante, dont le second et le troisième correspondent aux connaissances qui ont été introduites au cours de cette deuxième étape.

Ces explorations virtuelles sont réellement des activités en ce sens que vous êtes systématiquement incité à tester votre compréhension grâce à des reformulations, des demandes d'extraction d'informations qualitatives ou quantitatives pour renseigner des formulaires, répondre à des questions, effectuer des calculs de bilans…

Nous vous conseillons donc, si vous avez le temps, d'effectuer, pour chaque exemple, un complément d'activité en suivant les niveaux 2 et 3 de ces modules.

Module

Étape 2 cours auto-formation aux systèmes énergétiques

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