GMC-4350 : Turbomachines

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1 Faculté des sciences et de génie Département de génie mécanique PLAN DE COURS GMC-4350 : Turbomachines NRC Hiver 2016 Préalables : GMC 1002 ET GMC 2005 Mode d'enseignement : Présentiel Temps consacré : Crédit(s) : 3 Théorie des turbomachines axiales et radiales (pompes, turbines, compresseurs, etc.), quantité de mouvement, triangles de vitesse. Principes de fonctionnement, similitude, courbes caractéristiques, emploi en parallèle et en série, diagrammes entropie-enthalpie. Pertes de charge et fuites, cavitation, rendements. Éléments de conception et d'évaluation des systèmes turbomachines, comportements hors régimes normaux. Plage horaire Cours en classe mercredi 15h30 à 17h20 PLT-2750 Du 11 janv au 22 avr jeudi 15h30 à 17h20 PLT-2750 Du 11 janv au 22 avr Il se peut que l'horaire du cours ait été modifié depuis la dernière synchronisation avec Capsule. Vérifier l'horaire dans Capsule Site de cours Coordonnées et disponibilités Claire Deschênes Enseignante Claire.Deschenes@gmc.ulaval.ca poste 5359 Claire Deschênes PLT-3352 Université Laval Page 1 de 10

2 Soutien technique Pour recevoir du soutien technique relatif à l'utilisation du Portail des Cours, contactez : Comptoir LiberT (FSG) Pavillon Adrien-Pouliot, Local 3709 aide@fsg.ulaval.ca poste 4651 Session d'automne et hiver Lundi Mardi Mercredi Jeudi Vendredi 08h00 à 18h45 08h00 à 18h45 08h00 à 18h45 08h00 à 18h45 08h00 à 16h45 Session d'été Lundi Mardi Mercredi Jeudi Vendredi 08h00 à 16h00 08h00 à 16h00 08h00 à 16h00 08h00 à 16h00 08h00 à 16h45 Université Laval Page 2 de 10

3 Sommaire Description du cours... 4 Objectifs... 4 Déroulement du cours... 4 Méthodologie... 4 Description sommaire... 4 Consignes sur les travaux... 4 Contenu... 4 Contenu et activités... 4 Évaluations et résultats... 6 Modalités d'évaluation... 6 Informations détaillées sur les évaluations sommatives... 6 Examen 1 Chapitre 2, 6 à Examen 2 Chapitre 3 à Laboratoires Pelton et Kaplan... 6 Détails sur les modalités d'évaluation... 7 Politique sur les examens... 7 Échelle des cotes... 8 Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques... 8 Politique sur le plagiat et la fraude académique... 8 Étudiants ayant un handicap, un trouble d apprentissage ou un trouble mental... 9 Matériel didactique... 9 Matériel obligatoire... 9 Matériel complémentaire... 9 Note sur les droits d'auteur... 9 Médiagraphie et annexes... 9 Bibliographie... 9 Université Laval Page 3 de 10

4 Description du cours Objectifs 1. Acquérir une culture scientifique générale se rattachant aux turbomachines 2. Réviser et appliquer les notions de mécanique des fluides et de thermodynamique de base à divers types de turbomachines 3. Mettre en application les notions acquises lors de laboratoires pratiques Déroulement du cours Voir la section contenu et activités dans le site Web du cours. Méthodologie Trois formules seront utilisées en alternance 1. Des heures de classe régulières seront consacrées à l'explication des notions théoriques, aux exercices et au dépannage 2. Certaines heures seront consacrées aux capsules d'information 3. Deux laboratoires s'étendront sur une semaine complète chacun (pour les dates voir la grille horaire sur le site Web) Laboratoire de la turbine Pelton Laboratoire de la turbine Kaplan Description sommaire Théorie des turbomachines axiales et radiales (pompes, turbines, compresseurs, éoliennes), quantité de mouvement, triangles de vitesse. Principes de fonctionnement, similitude, courbes caractéristiques, emploi en parallèle et en série, diagrammes entropie-enthalpie. Pertes de charge et fuites, cavitation, rendements. Éléments de conception et d'évaluation des systèmes turbomachines, comportements hors régimes normaux. Consignes sur les travaux Les laboratoires se font en équipe de quatre personnes. Des informations sur la rédaction du rapport de laboratoire sont fournies sur le site Web du cours. Il n'y a qu'un rapport à faire par équipe pour les deux laboratoires. Ce rapport écrit est à remettre au plus tard à la fin de la semaine d'examen. Contenu Ce cours à option de génie mécanique est une initiation au fonctionnement, aux calculs analytiques, aux problèmes particuliers et à l'environnement immédiat des turbomachines, incluant les pompes, les turbines et les compresseurs. Il vise à intégrer et appliquer à cette importante classe de machines, des notions de mécanique des fluides et de thermodynamique acquises lors de cours obligatoires du programme. Le cours se présente principalement sous trois formes : une partie théorique, des capsules d'information sur des sujets connexes et deux laboratoires. Dans la partie théorique, après avoir introduit les notions de base (chapitre 2), nous verrons la conception et le fonctionnement de plusieurs types de turbomachines: les pompes et turbines hydrauliques (chapitres 3 et 4), les éoliennes (chapitre 5), les compresseurs (chapitre 6 et 7) et les turbines à gaz et à vapeur (chapitre 8 et 9). Les capsules spéciales du cours toucheront, par exemple, un résumé historique du développement des turbomachines hydrauliques, la mesure des caractéristiques de turbines hydrauliques sur banc d'essai, les pertes de charge dans une turbines Francis, la recherche sur les turbines hydrauliques... Les laboratoires prévus portent sur la turbine Pelton et la turbine Kaplan. Ils seront réalisés sur les montages expérimentaux du laboratoire de machines hydrauliques LAMH situé au Loratoire de machines hydrauliques (LAMH). Contenu et activités Université Laval Page 4 de 10

5 Contenu et activités Le tableau ci-dessous présente les semaines d'activités prévues dans le cadre du cours. Titre Salle Date Planification et notes de cours Planification H16 Notes de cours complètes en pdf Laboratoires Laboratoire Pelton et Kaplan PLT Exercices Solutions des exercices Solution des exemples Travaux 2e-3e cycles Janvier Présentation, historique et équipes PLT janv Chapitre 2 Rappel théorie - cours 1 PLT janv Chapitre 2 Rappel théorie - cours 2 PLT janv Chapitre 6 Compresseurs centrifuges - cours 1 PLT janv Chapitre 6 Compresseurs centrifuges - cours 2 PLT janv Chapitre 7 Compresseurs axiaux - cours 1 PLT janv Février Chapitre 7 Compresseurs axiaux - cours 2 PLT févr Chapitre 8 Turbines axiales - cours 1 PLT févr Chapitre 8 Turbines axiales - cours 2 PLT févr Chapitre 9 Turbines centrifuges PLT févr Chapitre 3 Pompe - cours 1 PLT mars 2016 Chapitre 3 Pompe - cours 2 PLT mars 2016 Résumé / dépannage PLT févr Examen 1 (À confirmer) 25 févr Mars Semaine de lecture Semaine de lecture Chapitre 4 Turbines pelton + th. labo PLT mars 2016 Chapitre 4 Turbines Francis PLT mars 2016 Laboratoire turbine pelton PLT mars 2016 Laboratoire turbine Pelton PLT mars 2016 Avril Atelier pertes de chearge - Turbine Francis PLT mars 2016 Chapitre 4 Turbines axiales + th. labo PLT mars 2016 Laboratoire turbine Kaplan PLT mars 2016 Laboratoire turbine Kaplan PLT mars 2016 Chapitre 5 Éoliennes - cours 1 PLT avr Chapitre 5 Éoliennes - cours 2 PLT avr Université Laval Page 5 de 10

6 Titre Salle Date Capsule turbines axiales R&D PLT avr Dépannage ou atelier PLT avr Résumé/Dépannage PLT avr Examen 2 (A confirmer) 21 avr Note : Veuillez vous référer à la section Contenu et activités de votre site de cours pour de plus amples détails. Évaluations et résultats Modalités d'évaluation Sommatives Titre Date Mode de travail Pondération Examen 1 Chapitre 2, 6 à 9 Examen 2 Chapitre 3 à 5 Le 25 févr de 15h30 à 17h20 Le 21 avr de 15h30 à 17h20 Individuel 30 % Individuel 30 % Laboratoires Pelton et Kaplan À déterminer En équipe 40 % Informations détaillées sur les évaluations sommatives Examen 1 Chapitre 2, 6 à 9 Date : Le 25 févr de 15h30 à 17h20 Mode de travail : Individuel Pondération : 30 % Directives de l'évaluation : L'étudiant n'a pas droit d'utiliser Internet durant l'examen. Matériel autorisé : Notres de cours + transparents + matériel de calcul Examen 2 Chapitre 3 à 5 Date : Le 21 avr de 15h30 à 17h20 Mode de travail : Individuel Pondération : 30 % Directives de l'évaluation : L'étudiant n'a pas droit à Internet durant l'examen Matériel autorisé : Notres de cours + transparents + matériel de calcul Laboratoires Pelton et Kaplan Date de remise : À déterminer Université Laval Page 6 de 10

7 Mode de travail : Pondération : 40 % Rapport à remettre à la fin de la semaine d'examens- 17h00 En équipe Fichiers à consulter : Laboratoires Pelton et Kaplan (1,05 Mo, déposé le 13 janv. 2016) Détails sur les modalités d'évaluation La qualité du français et la présentation matérielle des travaux et des examens seront prises en considération lors de l'évaluation. Politique sur les examens 1. Absence d un examen ou d un autre type d évaluation sommative A. Procédure à suivre : Se procurer un formulaire de la faculté de Sciences et génie (voir le secrétariat des études, local PLT-3120-Y) Rencontrer le directeur de programme du département concerné (pour le directeur de génie mécanique, il s agit des cours ayant le sigle GMC, pour le directeur de génie industriel, le sigle GIN; pour les autres sigles, rencontrer le directeur concerné). Vous devez lors de cette rencontre avoir les pièces originales justificatives de votre absence. Le directeur de programme de génie mécanique et celui de génie industriel sont les personnes mandatées du département de génie mécanique pour administrer les reprises d évaluation. Par la suite, rencontrer le professeur du cours avec le formulaire rempli et les pièces justificatives pour prendre un arrangement. Lorsque le professeur a signifié l arrangement à l étudiant, le professeur fait parvenir le formulaire et les preuves justificatives au secrétariat des études. B. Absence prévue à l avance Si un étudiant prévoit à l avance manquer une évaluation sommative pour un motif sérieux, il doit suivre la procédure à la section 1A et doit contacter le directeur de programme concerné, le plus rapidement possible, avant l évaluation. Pour une absence qui est prévue à l avance, toute demande de reprise de l évaluation faite après la date de l évaluation sera automatiquement refusée. Par ailleurs, un conflit d horaire d examen attribuable à un conflit d horaire de deux cours auxquels s est délibérément inscrit un étudiant (même avec l autorisation du directeur de programme d un autre programme) ne constitue pas un motif acceptable puisqu aucun conflit d horaire de cours n est accepté en génie mécanique et en génie industriel. C. Absence imprévue Lorsqu incapable de passer une évaluation sommative pour un motif sérieux, l étudiant devra se présenter au secrétariat des études du pavillon Pouliot, et ce, le plus rapidement possible, pour remplir le formulaire au secrétariat des études et ensuite, rencontrer le directeur de programme concerné tel que mentionné à la section 1A, avec les pièces justificatives appropriées : un certificat médical mentionnant explicitement qu il ou qu elle était dans l incapacité, pour une raison médicale (sans préciser l objet de la raison médicale), de passer une évaluation sommative au moment où celle-ci se déroulait; les certificats mentionnant uniquement que l étudiant s est présenté à l urgence ou à la clinique médicale à telle heure et telle date ne seront pas acceptés. Le certificat doit être accompagné des coordonnées du médecin traitant afin que ce dernier puisse être rejoint au besoin. lorsqu il s agit du décès d un proche, une preuve de décès (copie du certificat de décès, découpure de journal, etc.) et une lettre d une tierce personne (avec sa signature, la date, son adresse et ses numéros de téléphone) qui atteste du lien entre l étudiant et la personne décédée; un document détaillé et pertinent pour tout autre motif sérieux. 2. Règles lors d un examen Les règles suivantes s appliquent principalement aux examens écrits sans ordinateur pour les cours relevant du département de génie mécanique. Le non-respect des règles comprises dans ce document conduira à une intervention immédiate, à une dénonciation au vice-doyen aux études et éventuellement à une sanction ( Règlement disciplinaire à l intention des étudiants de l Université Laval). A. Déroulement de l examen Les places dans le local d examen peuvent être assignées par le professeur. Les étudiants doivent se présenter aux examens munis de leur carte d'identité de l'université Laval. Cette carte officielle, avec photo, doit être déposée sur le pupitre afin de confirmer Université Laval Page 7 de 10

8 l'identité de la personne. C est le seul document accepté pour confirmer l identité de l étudiant (le passeport, le permis de conduire, la carte d assurance-maladie ne sont pas des documents acceptés) Début de l examen : Les étudiants attendent le signal du professeur ou du surveillant avant d ouvrir leur cahier d examen et de consulter le questionnaire de l examen. Fin de l examen et cueillette des cahiers : Lorsque le professeur ou le surveillant donne le signal que l examen est terminé, les étudiants restent assis sans parler pendant que s effectue la cueillette des cahiers. Ils attendent le signal du professeur ou du surveillant avant de se lever et de quitter la salle. Règles générales À noter que les règles suivantes s appliquent non seulement pendant l examen, mais aussi pendant la cueillette des cahiers, à la fin d un examen. Tous les objets non autorisés lors d un examen doivent être rangés dans le sac de l étudiant, et celui-ci doit être placé sous la table ou le pupitre. Objets strictement interdits lors d un examen (liste non exhaustive) : 1. casquettes, chapeaux et capuchons; 2. tout appareil électronique à l exception du matériel autorisé; Comportements strictement interdits lors d un examen (liste non exhaustive) : 1. utiliser ou consulter la copie d un autre étudiant; 2. parler ou murmurer (un étudiant qui désire poser une question doit lever la main et attendre que le professeur ou le surveillant l autorise à parler); 3. échanger un objet avec un autre étudiant; 4. consulter son téléphone portable pendant un examen, peu importe le motif. Le téléphone portable doit être éteint et rangé dans le sac de l étudiant; 5. se lever de son siège sans autorisation; 6. ramasser un objet au sol (un étudiant qui laisse tomber un objet, doit lever la main et attendre que le professeur ou le surveillant ramasse lui-même l objet); Échelle des cotes Cote % minimum % maximum A A 82 84,99 A ,99 B ,99 B 73 75,99 B ,99 Cote % minimum % maximum C ,99 C 62 65,99 C ,99 D ,99 D 50 53,99 E 0 49,99 Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques La politique sur l'utilisation d'appareils électroniques de la Faculté des sciences et de génie peut être consultée à l'adresse : Politique sur le plagiat et la fraude académique Université Laval Page 8 de 10

9 Règles disciplinaires Tout étudiant qui commet une infraction au Règlement disciplinaire à l'intention des étudiants de l'université Laval dans le cadre du présent cours, notamment en matière de plagiat, est passible des sanctions qui sont prévues dans ce règlement. Il est très important pour tout étudiant de prendre connaissance des articles 28 à 32 du Règlement disciplinaire. Celui-ci peut être consulté à l'adresse suivante: Plagiat Tout étudiant est tenu de respecter les règles relatives au plagiat. Constitue notamment du plagiat le fait de: i. copier textuellement un ou plusieurs passages provenant d'un ouvrage sous format papier ou électronique sans mettre ces passages entre guillemets et sans en mentionner la source; ii. résumer l'idée originale d'un auteur en l'exprimant dans ses propres mots (paraphraser) sans en mentionner la source; iii. traduire partiellement ou totalement un texte sans en mentionner la provenance; iv. remettre un travail copié d'un autre étudiant (avec ou sans l'accord de cet autre étudiant); v. remettre un travail téléchargé d'un site d'achat ou d'échange de travaux scolaires. L'Université Laval étant abonnée à un service de détection de plagiat, il est possible que l'enseignant soumette vos travaux pour analyse. Étudiants ayant un handicap, un trouble d apprentissage ou un trouble mental Les étudiants qui ont une lettre d'attestation d'accommodations scolaires obtenue auprès d'un conseiller du secteur Accueil et soutien aux étudiants en situation de handicap (ACSESH) doivent impérativement se conformer à la politique d'accommodations scolaires aux examens de la Faculté des sciences et de génie qui peut être consultée à l'adresse : Matériel didactique Matériel obligatoire GMC-4350 A Notes de cours 2015 ensemble.pdf Obligatoire : Guide d'apprentissage du cours GMC-4350, Turbomachines. Le guide donne l'essentiel de la matière. Il comprend des exemples, des exercices et des solutions. Il doit être complété par des notes personnelles prises en classe. Chaque chapitre de ce guide a été placé dans la section "Contenu et activités" du site Web du cours, à la première apparition du chapitre. Les protocoles des laboratoires sont également fournis sur le site Web du cours dans "Contenu et activités" Matériel complémentaire Les Powerpoints utilisés en classe sont disponibles sur "Contenu et activités" à la journée de cours prévue pour le cours. Note sur les droits d'auteur L'édition internationale d'un livre de référence n'est pas permise, notamment lors des examens lorsque les documents sont autorisés, puisqu'elle ne respecte pas la loi sur les droits d'auteur au Canada. Médiagraphie et annexes Bibliographie Université Laval Page 9 de 10

10 Il n'y a pas de contenu pour cette section. Université Laval Page 10 de 10