EC de maîtriser les bases du transfert d’énergie dans un équipement aquacole

Contenus Compétences attendues Recommandations pédagogiques

1-1 EC de maîtriser les bases du transfert d’énergie hydraulique

Déterminer la pression dans un fluide

Définir et déterminer le débit volumique Insister sur la différence entre un débit et une pression (rappeler et utiliser les différentes unités)

On abordera la notion de pression absolue et relative.

Ne pas se limiter aux canaux : traiter les déversoirs à paroi mince, déversoirs trapézoïdal et circulaire (sous forme de TP)

• Notions de fluides

- hydrostatique et hydrodynamique - écoulements en charge et à surface libre - pressions et débit

Déterminer la vitesse dans un écoulement Se limiter aux écoulements en régime permanent uniforme Utiliser uniquement la formule de Manning-Strickler - notions de viscosité

- régimes d’écoulement Différencier un fluide réel d’un fluide parfait Définir les différents coefficients attachés à la notion de viscosité. Pour chacun, préciser les unités.

Citer et définir les deux types de régime d’écoulement

Calculer le nombre de Reynolds d’un écoulement

Utiliser le nombre de Reynolds pour caractériser un écoulement

- charge hydraulique Connaître la signification physique des différents On abordera l’énergie hydraulique sous ses différentes formes,

- théorème de Bernoulli Expliciter la signification de chacun des termes de l’équation de Bernoulli au plan de la conservation de l’énergie dans les fluides parfaits et pour son expression qui en découle en termes de pressions (celles-ci étant exprimées de diverses manières).

- pertes de charge régulières et singulières Justifier l’existence de pertes de charge dans un

écoulement Réaliser un TP sur les pertes de charge linéaires et singulières.

Calculer des pertes de charge

Représenter l’évolution des pertes charge en fonction du débit (courbes caractéristiques) pour une conduite en charge.

Représenter les évolutions de la charge hydraulique en un point.

Pour les calculs privilégier les formules de type monômes (ex : Lechapt et Calmon)

Présenter l’intérêt pratique des abaques par rapport à certaines expressions complexes (formule de Colebrook et loi de Darcy) Utiliser des tables et/ou des abaques et/ou des formules simples et/ou des logiciels dédiés

(sous forme de TD)

Faire la relation entre pertes de charge et pertes de charge hydraulique (terme souvent utilisé en technologies des équipements)

• Transformateur d’énergie : Expliquer les fonctions énergétiques d’une pompe Insister sur le rôle d’une pompe : accroître la pression et/ou augmenter le débit selon le type

- électropompe (moteur électrique + pompe)

- notion de HMT Connaître les deux grands groupes de pompes :

pompes centrifuges et pompes volumétriques (élévateur d’eau)

Identifier les courbes sur une fiche technique d’un constructeur

Présenter la HMT (Hauteur manométrique Totale) comme la différence de charge hydraulique entre la sortie et l’entrée d’une pompe.

Présenter une fiche technique de chaque type de pompe (sous forme de TD)

Montrer l’influence de la vitesse de rotation de la roue sur la caractéristique de la pompe

(sous forme de TD)

- notion de cavitation Expliquer la notion de NPSH disponible Aborder la notion de cavitation à partir d’un exemple concret (plongeur, hélice de bateau,…)

Appliquer l’équation de Bernoulli entre le plan d’aspiration et l’entrée de la pompe pour aborder la notion de NPSH disponible Présenter à l’aide d’un diagramme le NPSH requis et le NPSH disponible de façon à identifier la zone de cavitation

- association deux pompes en parallèle Représenter la HMT de deux pompes associées

en parallèle Ne prendre que des pompes à la même altitude

• Point de fonctionnement d’un système

hydraulique simple Déterminer le point de fonctionnement d’un

système hydraulique simple

Déterminer la puissance hydraulique

Se limiter à une pompe, deux pompes en parallèle et un réservoir gravitaire

1-2 EC de maîtriser les bases du transfert d’énergie thermique

• Transferts d’énergie thermique Expliquer les trois types de transferts de l’énergie thermique : conduction, convection, rayonnement Expliquer et mettre en œuvre les principes de calorimétrie

Appliquer les relations liées à la calorimétrie S’intéresser plus particulièrement au mélange de deux liquides ayant des températures différentes

• Changements d’état de l’eau Légender le diagramme de phases dans le référentiel (Température, Pression)

Connaître les caractéristiques de changements d’état de l’eau

Citer la relation de Clapeyron, sans faire de développements mathématiques

Calculer la quantité de chaleur transférée lors du

changement d’état solide - liquide Insister sur le transfert d’énergie lors du changement d’état à température et pression constantes. Faire des expériences simples montrant ces phénomènes

(sous forme de TP)

S’intéresser plus particulièrement à l’utilisation de la glace dans la chaîne du froid

Déterminer, par exemple, la quantité de glace nécessaire pour le transport de poissons

(sous forme de TD) 1-3 EC de maîtriser les bases du transfert d’énergie électrique

• Le courant triphasé Définir le système triphasé, les tensions simples et composées

Identifier les montages étoile et triangle

Faire des rappels sur le courant alternatif monophasé

• Bilan du transfert d’énergie pendant une durée

donnée (en triphasé) Donner les expressions et les unités des grandeurs suivantes ainsi que leur signification :

− puissance apparente

− puissance active

− puissance réactive

S’intéresser aux deux types de montages

Insister sur la notion de déphasage et sur le facteur de puissance

Comparer les avantages d’un montage par rapport à l’autre

• Transformateur d’énergie : le moteur asynchrone Décrire la constitution d’un moteur Présenter simplement le stator et le rotor (cas particulier de la

Expliquer le principe de fonctionnement du moteur asynchrone

Expliquer le glissement et donner sa formule

Montrer la création d’un champ magnétique tournant (sous forme de TP)

Faire le bilan de puissance d’un moteur à vide Présenter sous forme de diagrammes, la transmission de la puissance du stator vers le rotor et le bilan de puissance au rotor

Déterminer le point de fonctionnement d’un moteur en charge

Exprimer le rendement d’un moteur en charge en fonction du glissement

Se limiter aux cas simples : électropompes, aérateurs (sous forme de TD)