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MEC8252
COMBUSTION ET POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE
PLAN DE COURS
TRIMESTRE :
AUTOMNE 2016
CRÉDITS :
3 cr. (4-1-4)
PROFESSEURS :
Bruno Detuncq (C-318.8)
BUTS DU COURS :
Le cours "MEC8252 - Combustion et Pollution atmosphérique" a pour premier but de permettre aux
étudiants d'acquérir des connaissances fondamentales sur ce qu'est la combustion comme phénomène
physique et des lois décrivant les processus qui y sont associés.
Le deuxième but du cours est de transmettre aux étudiants les connaissances reliées aux différentes
applications de la combustion dans le domaine industriel et de leur fournir les outils nécessaires pour
le design de systèmes de combustion.
Le troisième but du cours est de permettre aux étudiants de connaître les mécanismes de production
de la pollution générée lors d'une combustion, de connaître les effets de cette pollution et de
comprendre les méthodes de mesure et les méthodes de réduction de cette pollution.
OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE :
Le cours permettra aux étudiants de :
1 - Connaître les ressources, les modes de production ainsi que les caractéristiques physicochimiques des principaux combustibles (charbon, gaz naturel, alcool, hydrogène).
2 - Comprendre les principes de la combustion stœchiométrique et non stœchiométrique; savoir
calculer la composition des gaz brûlés.
3 - Savoir calculer le pouvoir calorifique des combustibles et la température de flamme dans les
moteurs et les chaudières.
4 - Comprendre le fonctionnement des brûleurs industriels, apprendre les méthodes de calcul et
savoir les utiliser.
5 - Connaître les modes de fonctionnement des fours industriels et acquérir les connaissances
permettant d'en faire la conception.
6 - Connaître les mécanismes de formation des polluants atmosphériques générés par la
combustion, les méthodes de détection et de réduction de ces polluants.
1
TABLE DES MATIÈRES :
(heures)
Introduction .......................................................................................................................................................... 1
Chapitre - 1 : Ressources en combustibles fossiles .............................................................................................. 3
Classification, ressources, consommation et méthodes de production des combustibles fossiles
: solides, liquides, gazeux.
Chapitre - 2 : Caractéristiques physico-chimiques des combustibles .................................................................. 4
Rappel des notions de chimie, classification des composés chimiques, propriétés physiques
des combustibles, procédés de raffinage des combustibles.
Chapitre - 3 : Équations de combustion stœchiométrique et non stœchiométrique ............................................. 4
Principes de physique, équations de combustion stœchiométrique, excès d'air, richesse de
mélange, température de point de rosée des produits de combustion, analyse des gaz brûlés.
Chapitre - 4 : Thermochimie de la combustion .................................................................................................... 5
Premier principe de thermodynamique appliqué à la combustion, enthalpie de formation et
pouvoir calorifique, température de flamme adiabatique, deuxième principe de
thermodynamique appliqué à la combustion.
Chapitre - 5 : Équilibre chimique ....................................................................................................................... 10
Réaction en chaîne et équilibre chimique, calcul de la vitesse de réaction, température de
flamme adiabatique pour des systèmes en équilibre chimique.
Chapitre - 6 : Flammes et dynamique des jets ..................................................................................................... 9
Description et classification des flammes, température d'inflammation, limites
d'inflammabilité, délais d'allumage, étude du jet axisymétrique libre, écoulement avec rotation,
écoulement en atmosphère confinée.
Chapitre - 7 : Brûleurs .......................................................................................................................................... 3
Classification et description des brûleurs, calcul d'un brûleur à gaz, systèmes de combustion
industriels classiques.
Chapitre - 8 : Fours industriels ............................................................................................................................. 1
Classification et description, calcul de la charge, échanges de chaleur dans le four, choix d'un
brûleur en fonction du besoin, réfractaires, problèmes reliés aux fours industriels.
Chapitre – 9 : Transfert de chaleur par rayonnement ......................................................................................... 0
Rappel des notions de rayonnement, transfert de chaleur par rayonnement d’une flamme
Chapitre - 10 : Pollution atmosphérique, sources et effets ................................................................................. 10
Classification des polluants et de leurs effets sur l'homme et l'environnement, origine des
polluants, effet de serre et changement climatique.
Chapitre - 11 : Pollution atmosphérique, particules et gaz polluants ................................................................... 8
Méthode de réduction des polluants, formation, dispersion et élimination des particules, gaz
polluants : CO, HC, NOx, SO2, smog acide et oxydant, technique de mesure des polluants.
Formation pour le logiciel de calcul EES .......................................................................................................... 1
Mini projet : Calcul d’équilibre chimique ........................................................................................................ 2
2
VISITE À LA CENTRALE THERMIQUE
Observation d’un système moderne de combustion de type industriel ..................................................... 2
EXAMEN INTRA : ............................................................................................................................................. 2
Matière : Chapitres 1 à 5 (sans documentation)
65 HEURES
TOTAL =
MODE D'ÉVALUATION :
ITEM
Visite Centrale Thermique de Polytechnique (A-381)
Mini projet : calcul d’équilibre chimique
DATE
DURÉE
21 Novembre
2 hr
PONDÉRATION
Remise : 4 novembre
Examen Intra (sans documentation)
17 octobre
2 hr
35 %
Examen Final (toute documentation)
du 7 au 22 décembre
2 1/2 hr.
40 %
NOTES :
La présence est obligatoire pour la visite à la centrale thermique
Les étudiants doivent former des équipes de 3 membres pour la réalisation du projet de calcul.
BIBLIOGRAPHIE : (voir site web du cours pour une bibliographie complète)
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5%
20 %
Site WEB du cours MEC8252
« Combustion et Pollution atmosphérique » , notes de cours polycopiées
Par : Bruno Detuncq, François McKenty
« Principles of combustion »
Par : Kenneth K. Kuo ; John Wiley & Sons ; 2005
« An introduction of combustion , concepts and applications »
Par : Stephen R. Turns ; McGraw-Hill ; 2000
"Internal Combustion Engine Fundamentals"
Par : John B. Heywood ; McGraw-Hill Book Co., 1988
« Air pollution , Its origin and control »
Par : Kenneth Wark, Cecil F. Warner , Wayne T. Davis ; Addison Wesley ; 1998
« Calcul, Conception et Utilisation des brûleurs Industriels au Gaz »
Par : Association technique de l'industrie du gaz en France
« Heat Transfer from Flames »
Par : W.A. Gray, J.K. Kilham, R. Müller ; Paul Elek (Scientific Books) Ltd., 1976
"Logiciel : EES"
3
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