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Construction de séquences

pédagogiques

Thermodynamique: moteurs thermiques

1

Moteurs thermiques

2

Sommaire

1. Mise en situation

1.1 Origines des étudiants

1.2 Organisation de la formation

1.3 Débouchés

2. Séquence pédagogique

2.1 Objectifs

2.2 Prérequis

2.3 Organisation

3. Leçon

3.1. Objectifs

3.2. Exposé


3

Moteurs thermiques Origines DUT GTE Débouchés


4

1.1. Origines des étudiants

Moteurs thermiques

Origines diverses :

• Peu de pré-requis

• Adaptation grâce aux modules

d’enseignement différenciés

• Intégration par des travaux de

groupe mixant les différents

profils

Bac pro 1%

Divers 4%

Bac STI2D 42% Bac S

53%

Origines

Origines DUT GTE Débouchés


5

1.2. Organisation de la formation

Moteurs thermiques

Diplôme Universitaire de Technologie :

• Formation professionnalisante

• Apprendre à se former

• Pédagogie par la technologie

CM 20%

TD 40%

TP 40%

Répartion horaire



6

Moteurs thermiques

S1

UE 11

UE12

UE 13

S2

UE 21

UE 22

UE 23

S3

UE 31

UE 32

UE 33

S4

UE 41

UE 42

UE 43

Semestre

Unité d’enseignement

Module




7

Moteurs thermiques

Physique

Thermodynamique Thermique Mécanique des

fluides

Disciplines générales

Mécanique Matériaux Electricité Mathématiques Informatique Métrologie

Expression et communication

Communication professionnelle

Langue vivante




8

Moteurs thermiques

Production Distribution Utilisation Gestion

Industrie

Transport

Bâtiment




9



• En bureau d’études de thermique et d’énergétique

• de systèmes énergétiques

• d’installations climatiques ou frigorifiques

Conception et dimensionnement

• énergétique

• préconisations amélioration de la rationalisation de l’énergie Expertise et Audit

• de systèmes climatiques dans les bâtiments

• de systèmes thermiques et frigorifiques dans les industries de production ou de transformation Installation

• conduite et entretien d’installations industrielles ou de plateformes d’essais dans les laboratoires

• Fabrication

• Production

• Maintenance et installation

• Réalisation d’essais

Exploitation

Compétences transversales


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1.3. Débouchés


Spécialisation 5%

Ecole d'ingénieur 15%

Licence pro 20%

Licence 25%

Insertion 35%

Débouchés

Large panel de débouchés :

• Poursuite d’études à différent

niveaux

• Insertion professionnelle

• technicien en Bureau d'études

• responsable de la production

d'énergie en usine

• responsable d'une exploitation

de chauffage

• agent technico-commercial

• …


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2.1. Objectifs

Moteurs thermiques

• Fournir des connaissances sur les modes

de productions d’énergie mécanique

(électrique) actuels et futurs à partie

d’énergie thermique.

• Donner des ordres de grandeur de

l’utilisation de ces machines dans la

propulsion et la production d’électricité

à l’échelle mondiale et locale.

• Associer la technologie des machines au

cycle thermodynamique qui leur

correspond.

• Evaluer leur efficacité énergétique et

environnementale notamment en termes

de gaz à effet de serre.


12

2.1. Objectifs

Moteurs thermiques

• Connaître le fonctionnement et les

caractéristiques des organes des

différentes machines thermiques.

• Savoir calculer leurs performances sur la

base des cycles associés (idéaux puis

réels) et en tirer les conséquences

économiques et environnementales.

• Connaitre les verrous technologiques

limitant l’efficacité de ces machines


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2.1. Objectifs

Moteurs thermiques

• D1. analyser un cahier des charges

• D2. faire les calculs de dimensionnement et connaître les matériaux et les organes

• D4. dimensionner du matériel, définir son implantation, estimer le coût et l’efficacité.

• D5. prendre en compte les spécifications propres aux différents labels de consommation énergétique.

• D7. produire des documents techniques

• D8. assurer le suivi de l’exécution de travaux.

Conception et dimensionnement

• A3. proposer des solutions d’économie d’énergie et l’utilisation de sources d’énergies renouvelables

• A4. vérifier la cohérence environnementale et économique des solutions proposées Expertise et Audit

• I6. mettre en œuvre les techniques nécessaires à la réalisation des installations.

• I7. assurer le suivi jusqu’à l’exécution Installation

• E1 à E8 Exploitation

• C1 à C4 Commercialisation

• T1 à T5

• T9

Compétences transversales


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2.2. Prérequis

Moteurs thermiques

• M1102/M1301 Tableur et mesure,

métrologie

• M1204 Mécanique

• M1302 Technologie des systèmes

thermiques

• M2201 Thermodynamique

• M2202/M3202 Mécanique des fluides

• M2301/M3201 Transferts thermiques

• M3203C Combustion et foyer 𝐶7𝐻16 + 11. 𝑂2 = 7. 𝐶𝑂2 + 8. 𝐻2𝑂

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2. Séquence

2.3. Organisation

Moteurs thermiques

CM; 20

TD; 18

TP; 16 • UE42 : Energétique industrielle et projet

• M4201C Machines thermiques

• 4ème semestre

• Module complémentaire

• CM : 78 étudiants

• TD : 26 étudiants

• TP : 13 étudiants

16

2. Séquence

2.3. Organisation

Moteurs thermiques

CM1

• Durée : 3h

• Objectifs : Utilisation des machines thermiques, paramètres système bielle-manivelle, cycle théorique et réel du moteur à essence

• Supports : Polycopié à trous et présentation PowerPoint

TD1

• Durée : 2h

• Objectifs : Calculs forces et couples système bielle-manivelle, cycle réel détermination des rendements, des puissances

• Support : Moteur à essence à carburateur 4 temps 4 cylindres à plats Rotax 912, CAO, Tableur

CM2

• Durée : 3h

• Objectifs : Distribution, Combustion, Carburation/injection, suralimentation


TD2

• Durée : 2h

• Objectifs : Calculs de profils de came, calcul de suralimentation

• Supports : Moteur à essence à injection, double allumage, 4 temps 4 cylindres à plats Rotax 915 turbocompressé

CM3

• Durée : 3h

• Objectifs : Refroidissement, moteur diesel

• Support : Polycopié à trous et présentation PowerPoint

TD3

• Durée : 2h

• Objectifs : Calculs des rendements, des puissances du moteur diesel, dimensionnement du système de refroidissement

• Supports : Moteur diesel 2 temps 12 cylindres Junkers Jumo 205 à pistons opposés

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2. Séquence

2.3. Organisation

Moteurs thermiques

TP1

• Durée : 4h

• Objectifs : Mesurer expérimentalement les différentes caractéristiques moteurs (courbes de couple, de puissance, consommation spécifique, bilan énergétique, rendement) technologie des éléments de distribution

• Supports : banc d’essai moteur à essence, banc d’essai moteur diesel, montage et démontage des éléments de distribution

CM4

• Durée : 3h

• Objectifs : Moteurs à réaction, turbines à gaz


TD4

• Durée : 2h

• Objectifs : Moteurs à réaction, turbines à gaz

• Supports : turboréacteur double corps, double flux, avec postcombustion, M88 SNECMA

CM5

• Durée : 2h

• Objectifs : Turbines à vapeur


TD5

• Durée : 2h

• Objectifs : Turbines à vapeur

• Support : Turbine de centrale nucléaire

CM6

• Durée : 2h

• Objectifs : Moteurs à air chaud


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2. Séquence

2.3. Organisation

Moteurs thermiques

TP2

• Durée : 4h

• Objectifs : Turbines

• Supports : Turbine Pelton, Francis, Kaplan

CM7

• Durée : 2h

• Objectifs : Cycles combinés, cogénération


TD6

• Durée : 2h


• Supports : Cogénérateur

TP3

• Durée : 4h


• Support : Cogénérateur

CM8

• Durée : 2h

• Objectifs : Hybridation

• Support : Polycopié à trous et présentation PowerPoint

P

• Durée : 12h

• Objectifs : Dimensionner un moteur complet en sollicitant toutes les compétences acquises

• Supports : Cahier des charges

19

2. Séquence

2.3. Organisation

TD1

• Durée : 2h

• Objectifs : Calculs forces et couples système bielle-manivelle, cycle réel détermination des rendements, des puissances

• Support : Moteur à essence double allumage à carburateur 4 temps 4 cylindres à plats Rotax 912, CAO, Tableur

Moteurs thermiques

20

2. Séquence

2.3. Organisation

TP1

• Durée : 4h

• Objectifs : Mesurer expérimentalement les différentes caractéristiques moteurs (courbes de couple, de puissance, consommation spécifique, bilan énergétique, rendement) technologie des éléments de distribution

• Supports : banc d’essai moteur à essence, banc d’essai moteur diesel, montage et démontage des éléments de distribution

Moteurs thermiques

21

3. Leçon

3.1. Objectifs

CM1

• Durée : 3h

• Objectifs : Utilisation des machines thermiques, paramètres système bielle-manivelle, cycle théorique et réel du moteur à essence


Moteurs thermiques

Machines thermiques

Moteurs à combustion

interne

Moteur alternatif

Moteur à réaction

Turbine à gaz

Moteur à combustion

externe

Turbine à vapeur

Moteur à air chaud

Cogénération Hybridation

22

3. Leçon

3.2. Exposé

Voir le tableau

Moteurs thermiques

23

3. Leçon

3.2. Exposé

Moteurs thermiques

24

3. Leçon

3.2. Exposé

Moteurs thermiques

25

3. Leçon

3.2. Exposé

Moteurs thermiques

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Merci de votre attention

Avez-vous des questions ?

Moteurs thermiques

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• Programme Pédagogique Nationale DUT GTE 2013

Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche

• Les machines transformatrices d’énergie

Georges Lemasson

• Notions de thermodynamique, moteurs thermiques

Matthieu Barreau

• Moteurs Diesel

Bernard Adam

• Moteurs à essence

Bernard Derreumaux

Sources

Moteurs thermiques

thermodynamique: moteurs thermiquescarlos.roda.free.fr/00_sequence_moteurs_thermiques_simple.pdf ·...

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