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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
1. Mise en situation
3
Moteurs thermiques Origines DUT GTE Débouchés
1. Mise en situation
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
1. Mise en situation
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
Origines DUT GTE Débouchés
1. Mise en situation
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
Origines DUT GTE Débouchés
1.2. Organisation de la formation
1. Mise en situation
7
Moteurs thermiques
Physique
Thermodynamique Thermique Mécanique des
fluides
Disciplines générales
Mécanique Matériaux Electricité Mathématiques Informatique Métrologie
Expression et communication
Communication professionnelle
Langue vivante
Origines DUT GTE Débouchés
1.2. Organisation de la formation
1. Mise en situation
8
Moteurs thermiques
Production Distribution Utilisation Gestion
Industrie
Transport
Bâtiment
Origines DUT GTE Débouchés
1.2. Organisation de la formation
1. Mise en situation
9
Moteurs thermiques Origines DUT GTE Débouchés
1.2. Organisation de la formation
• 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
1. Mise en situation
10
1.3. Débouchés
Moteurs thermiques Origines DUT GTE 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
• …
2. Séquence pédagogique
11
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.
2. Séquence pédagogique
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
2. Séquence pédagogique
13
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
2. Séquence pédagogique
14
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
15
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
• Supports : Polycopié à trous et présentation PowerPoint
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
• Supports : Polycopié à trous et présentation PowerPoint
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
• Supports : Polycopié à trous et présentation PowerPoint
TD5
• Durée : 2h
• Objectifs : Turbines à vapeur
• Support : Turbine de centrale nucléaire
CM6
• Durée : 2h
• Objectifs : Moteurs à air chaud
• Supports : Polycopié à trous et présentation PowerPoint
18
2. Séquence
2.3. Organisation
Moteurs thermiques
TP2
• Durée : 4h
• Objectifs : Turbines
• Supports : Turbine Pelton, Francis, Kaplan
CM7
• Durée : 2h
• Objectifs : Cycles combinés, cogénération
• Supports : Polycopié à trous et présentation PowerPoint
TD6
• Durée : 2h
• Objectifs : Cycles combinés, cogénération
• Supports : Cogénérateur
TP3
• Durée : 4h
• Objectifs : Cycles combinés, cogénération
• 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
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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
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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
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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
• Supports : Polycopié à trous et présentation PowerPoint
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
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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