Haute Ecole Libre Mosane

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Passerelle vers le master Ingénieur industriel

Passerelle ingénieur.e industriel.le

A côté de la filière classique du bachelier de transition, les masters en "Industrie" et "Génie énergétique durable" de HELMo Gramme sont également accessibles via un programme de passerelle à l'intention des étudiants qui ont suivi un bachelier professionnalisant ou universitaire.

Objectifs

Garantir le niveau du diplôme de « Master en sciences de l’ingénieur industriel » par une formation de qualité en conformité avec le référentiel de compétences de ce Master
  • Veiller à l’acquisition d’un maximum de capacités du référentiel des études de Bachelier en sciences industrielles, celles jugées indispensables à l’accès au Master
  • Profiter des différents cours de mise à niveau prévus dans la passerelle (anglais, mathématiques, chimie, thermodynamique, analyse des structures, dessin technique) pour
    • donner une assise théorique solide dans des matières scientifiques et techniques fondamentales (tout en se limitant aux concepts de base et aux notions indispensables pour la suite du cursus)
    • transmettre aux étudiants une méthode de travail adaptée aux exigences de l’enseignement supérieur de type long : capacité d’abstraction, esprit de rigueur, sens critique, esprit logique, ...

Accès

Les études de « Master en sciences de l’ingénieur industriel » qui comportent 120 crédits sont accessibles :

  • de plein droit aux titulaires d’un bachelier de transition en sciences de l’ingénieur industriel issus de HELMo Gramme ou d’une autre institution
  • moyennant un complément de formation de 45 à 60 crédits aux bacheliers professionnalisants repris ci-dessous
  • moyennant un complément de formation de 15 crédits aux bacheliers de transition ou aux titulaires d’un diplôme de master dans les formations sous mentionnées



 

Bacheliers Haute Ecole   Bacheliers universitaires
  • Informatique et systèmes
  • Aérotechnique
  • Automobile
  • Biotechnique
  • Construction
  • Electromécanique
  • Electronique
  • Energies alternatives et renouvelables
  • Sciences informatiques
  • Sciences de l’ingénieur civil
  • Sciences de l’ingénieur civil – Architecte
  • Sciences de l’ingénieur en bio-ingénieur
  • Sciences agronomiques
  • Sciences biologiques
  • Sciences chimiques
  • Sciences mathématiques
  • Sciences physiques

Les compléments de formation requis pour ces étudiants émanent du programme de la « passerelle » qui comprend:

  • des cours de « mise à niveau » en anglais, en mathématiques, en chimie, en thermodynamique, en analyse des structures et en dessin technique
  • des cours du 1er cycle qui sont des prérequis à d’autres du 2ème cycle
  • des cours du 1er cycle orientés vers l’acquisition de compétences fondamentales du bachelier en sciences industrielles.

INFOS ET INSCRIPTIONS

Pour toute question concernant les admissions, vous pouvez contacter Mme Van Der Hoop v.vanderhoop@helmo.be
Pour toute information d'ordre pédagogique ou admissions particulières, vous pouvez contacter Mme Vetcour n.vetcour@helmo.be
 


PRogramme d'études

Votre programme annuel de l’année préparatoire comportera des crédits de la liste ci-dessous. En fonction de votre bachelier professionnalisant d’origine, la commission programme vous attribuera les activités qui vous permettront d’acquérir les compétences nécessaires au master.


Ce programme est commun aux deux finalités « Industrie » et « Génie énergétique durable ».


 

0P14 THERMODYNAMIQUE ET TRANSFERT DE CHALEUR - PASS


Cette fiche descriptive (et plus particulièrement les dispositifs d’apprentissage, le contenu ou les modalités d’évaluation) est sujette à modification en fonction de l’évolution de la situation sanitaire durant l’année académique. Toute modification à cette fiche sera immédiatement portée à la connaissance des étudiants par mailing et/ou par le forum d’annonces du cours HELMo Learn correspondant.

Informations générales

Enseignants
Responsable de l'UE :
Vincent KELNER
Autres intervenants :

Situation dans le cursus
Institut :
Gramme
Section(s) :
Année préparatoire au Master en Sciences de l'ingénieur industriel
Cycle :
2ème cycle
Année académique :
2021-2022
Place dans le programme :
1er bloc master
Période(s) de l'année :
1er quadrimestre

Crédits & langues
Identification de l'UE :
Nombre de crédits :
5,00
Unité obligatoire :
Volume horaire :
45,00
Niveau du CEC :
Aucun
Langue d'enseignement :
Français
Langue d'évaluation :
Français

Activités d'apprentissage

 Volume horaire
THERMODYNAMIQUE ET TRANSFERT DE CHALEUR45,00 h

Eventuelles connaissances et compétences préalables

Calcul différentiel et intégral, résolution d'équations aux dérivées partielles.

Objectifs

Ce cours traite conjointement des transferts d'énergie et de chaleur. Nous aborderons ici la thermodynamique sous un angle relativement pragmatique. A l'aide des notions fondamentales et uniformisées qui seront envisagées comme de puissants outils, nous arriverons à comprendre, analyser et prédire le fonctionnement d'applications usuelles telles que les pompes à chaleur, les centrales TGV (Turbine-Gaz-Vapeur), les moteurs thermiques et les turbo-réacteurs. Dans le cadre des échanges thermiques, l'étude préliminaire des différents modes de transfert de chaleur nous conduira ensuite à aborder divers procédés industriels tels que les échangeurs de chaleur, les caloducs et les ailettes de refroidissement.

Acquis d'apprentissage (AA) et compétences

Cette Unité d'Enseignement s'attache à fournir aux étudiants un socle de connaissances solides dans le domaine de la thermique (thermodynamique et transfert de chaleur). Elle vise également à le familiariser avec des applications thermiques fréquemment rencontrées dans le monde industriel. 

Au terme de cet enseignement, l'étudiant sera donc capable :

  • de comprendre les concepts élémentaires de la thermodynamique (système, variable et état, transformations, cycle, travail, chaleur, enthalpie, premier et deuxième principes, entropie, irréversibilité et rendements) ;
  • d'appliquer ces concepts dans le cadre d'un bilan énergétique ;
  • d'expliquer et d'identifier les modes principaux (et combinés) de transfert de chaleur (conduction, convection et rayonnement) ;
  • de mettre en oeuvre une méthode de résolution efficace en vue de quantifier les transferts de chaleur pour des applications pratiques ;
  • d'évaluer les conversions et la détérioration de l'énergie lors d'une transformation dans un système impliquant des échanges de chaleur et/ou du travail mécanique ;
  • d'expliquer le fonctionnement d'installations thermiques motrices mettant en oeuvre un gaz parfait ou une vapeur, notamment un cycle à vapeur, un moteur à combustion interne ou une installation de cogénération ;
  • d'expliquer le fonctionnement d'installations frigorifiques, notamment les cycles à compression incluant les pompes à chaleur ;
  • de modéliser ces installations thermiques motrice et frigorifique en vue d'en calculer et d'en analyser les performances ;
  • d'expliquer le fonctionnement de procédés industriels liés au transfert de chaleur ;
  • de discuter les hypothèses de modélisation et les résultats de calculs.

Contenu

La thermodynamique se situe à l'intersection de la physique et de la mécanique : elle a pour objet l'étude de la dynamique des systèmes thermomécaniques. Plus précisément, la thermodynamique est la science qui étudie un système au cours de son évolution sous l'angle de ses échanges mécaniques (travail) et thermiques (chaleur) avec le milieu extérieur. Les transferts de chaleur représentent quant à eux le transfert (spontané) d'énergie thermique d'un corps chaud vers un corps froid.

Fondement des diverses disciplines liées à la thématique de l'énergie, l'activité d'apprentissage Thermodynamique et transfert de chaleur aborde les notions primordiales et indispensables pour accéder efficacement à d'autres Unités d'Enseignement telles que Production d'énergie 1&2 et Production d'énergie alternative.

Destinée à un public d'étudiants peu familiarisés aux aspects thermiques, la première partie de cette activité d'apprentissage débutera par un rappel des notions de thermométrie. Les différents modes de transferts thermiques (conduction, convection naturelle et forcée, rayonnement) seront ensuite exposés. Chaque mode s'accompagnera d'une description des mécanismes en jeu, ainsi que des méthodes de base permettant de le quantifier. Les modes combinés de transfert thermique ainsi que différents procédés industriels (ailettes de refroidissement, échangeurs de chaleur, caloducs) seront ensuite abordés. 
La seconde partie de cette activité d'apprentissage sera quant à elle consacrée à le thermodynamique macroscopique des phénomènes réversibles. L'approche pédagogique sera progressive, axiomatique et appliquée. Après avoir introduit quelques notions de base (système, variable et état thermodynamiques, transformations, équilibre, cycle, travail et chaleur, enthalpie) les axiomes que constituent le premier et le second principe de la thermodynamique seront envisagés comme des postulats nous permettant d'aborder les notions d'entropie, d'irréversibilité, d'efficacité et de rendement. L'accent sera particulièrement mis sur les gaz parfaits. Après avoir examiné le comportement des substances dites pures, la dernière partie du cours sera consacrée à l'étude d'applications industrielles. Les installations thermiques mettant en oeuvre un gaz parfait ou une vapeur (notamment un cycle à vapeur, un moteur à combustion interne ou une installation de cogénération) seront tout d'abord développées. Enfin, les installations frigorifiques (notamment les cycles à compression incluant les pompes à chaleur) seront abordées. 

Ces contenus théoriques seront illustrés au travers de la résolution de cas pratiques.

Dispositif d'apprentissage

L'activité d'apprentissage Thermodynamique et Transfert de chaleur comprend majoritairement des séances ex cathedra et quelques séances de travaux dirigés. Ces séances sont organisées selon la structure suivante :

  1. Notions de thermométrie.
  2. Propagation de la chaleur par conduction, convection et rayonnement.
  3. Applications thermiques.
  4. Concepts de base thermodynamique.
  5. Premier principe de la thermodynamique.
  6. Second principe de la thermodynamique.
  7. Entropie.
  8. Substances pures.
  9. Cycles moteurs et applications.
  10. Cycles frigorifiques et applications.


Outre à induire une passion pour la thermodynamique et les échanges thermiques chez l'étudiant, les séances ex cathedrasont consacrées à la description et à l'explication des concepts élémentaires théoriques et pratiques de ces disciplines. Ces séances sont aussi destinées à développer chez l'étudiant les différents nivaux d'abstraction requis afin d'analyser, de modéliser et de comparer des applications industrielles complexes. Ces séances sont également l'occasion de poser un regard critique sur les modèles utilisés. Lors de cet enseignement magistral en auditoire (physique ou virtuel selon la situation sanitaire), l'implication de l'étudiant consistera en une écoute attentive et une prise de notes. Par ailleurs, Il n'hésitera pas à poser et/ou répondre à des questions.

Certaines séances sont également consacrées à la résolution d'exercices destinés à illustrer, sous un angle pratique, les concepts théoriques envisagés précédemment. Lors de ces séances, l'échange (de solutions, de points de vue et de résolutions) entre les participants est encouragé. Enfin, et en vue de leur résolution à domicile (devoirs complémentaires), quelques exercices supplémentaires sont proposés aux étudiants.

Mode d'évaluation (y compris pondération relative)

La note finale (NF) de cette Unité d'Enseignement est établie, en première et en seconde session, au moyen d'un examen oral qui porte sur l'ensemble de la matière vue au cours.

Le jour de l'examen, l'étudiant tire tout d'abord au sort deux questions intégratrices à réponses ouvertes longues ; ensuite, après une période de préparation (réflexion, prise de notes écrites et synthétiques), il présente oralement sa production. Différentes questions, plus petites, et portant sur des points précis de la théorie, lui sont également posées durant cet entretien oral personnel. Cet examen se déroule sans calculatrice, et aucun document ne peut être consulté. Un exercice pratique peut éventuellement faire l'objet d'une question. Dans ce cas, une calculatrice peut être employée.

Lors de cette évaluation, l'étudiant démontrera sa compréhension générale tant des installations thermiques fréquemment rencontrées dans le monde industriel, que des concepts théoriques qui sous-tendent leur fonctionnement. En outre, il attestera de sa maîtrise de la matière, et non d'une restitution de mémoire de relations apprises par coeur : dans ses réponses doivent dominer le raisonnement, la logique, l'interprétation physique et la justification des relations et des comportements physiques présentés.

Sources, références et bibliographie

  • Michael Boles et Yunus Cengel, Thermodynamique : Une approche pragmatique, Ed. De Boeck, 2009. ISBN-10 : 2804101258.
  • Olivier Léonard, Thermodynamique appliquée et introduction aux machines thermiques, Notes de cours, Université de Liège.
  • Gordon Van Wylen et Richard Sonntag, Thermodynamique appliquée, Ed. Erpi, 2 éd., 2002. ISBN-10 : 2761306627.
  • Ana-Maria Bianchi, Yves Fautrelle et Jacqueline Etay, Transferts Thermiques, Ed. Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (PPUR), 2004. ISBN-10 : 2880744962.

Supports pédagogiques

L'ensemble des notes du cours théorique est disponible gratuitement et téléchargeable au format .pdf sur la plateforme d'apprentissage en ligne Moodle (https://learn.helmo.be). La clef d'accès sera communiquée lors de la première séance du cours théorique. Ces notes de cours comprennent :

  • Les diapositives vues au cours théorique. Ces dias couvrent l'ensemble de la matière enseignée au cours ex cathedra, et elles en épousent la même structure en chapitre. Elles seront avantageusement complétées et annotées par les étudiants durant le cours.
  • Un recueil d'exercices. Ce dernier comprend les énoncés envisagés lors des travaux dirigés (TD) ainsi que divers exercices supplémentaires. Chaque exercice est accompagné de sa solution mais non de sa résolution qui sera établie - pour certains d'entre eux - en présentiel, lors des TD.
  • Les ressources utilisées lors des TD (caractéristiques thermiques des matériaux, tables thermodynamiques, …).
  • Différentes ressources vidéos.