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Projet Thermodynamique Pack de conditionnement : Liens : 1. Exo Type utile pour

Projet Thermodynamique Pack de conditionnement : Liens : 1. Exo Type utile pour la notice de calcule (P : 171-176) : https://thermodynamique.fr/thermodynamique-livre-gratuit.pdf 2. Présentation (vidéos décrivant le système):  https://youtu.be/UfgbXAWpj9M Air Conditioning System (chauffage)  https://youtu.be/P23PA_sZlYE Pressurization System (pressurisation de la cabine)  https://youtu.be/_dt3ndvhNcE BLEED AIR SYSTEM (renouvellement d'air)  gestion de la psychrométrie. ? 1. Etude complète : http://webserver.dmt.upm.es/~isidoro/tc3/Aircraft%20ECS.pdf Remarque prof : Il faudra bien tenir compte des différentes fonctions : pressurisation de la cabine, chauffage, renouvellement d'air, gestion de la psychrométrie. Compétence C2N2 : "Définit un système & ses frontières, identifie les phénomènes mis en jeu et propose un modèle simple. Formule des hypothèses". Ce projet se compose: 1. d'un poster 2. d'une notice de calculs 3. d'une vidéo de présentation (comprise entre 5 et 10 minutes impérativement) 1) Poster : Le poster doit présenter, en un seul document au format standard 70x100cm , l’ensemble des informations relatives à la technologie choisie, avec texte et schémas, soit :  Le contexte général dans lequel cette technologie est pertinente Nombre de data centers dans le monde, influence sur la consommation électrique mondiale,les émissions de CO2...  L’estimation du potentiel de cette technologie Nombre de data centers à construire et à quelle échéance, consommation rapportée au nombre d’octets stockés, quantité d’énergie thermique récupérée  Explication de la technologie (schémas + petit texte) et de ses avantages Type d’échangeur thermique, taille et diamètre des tuyaux, matériaux utilisés, comment il est raccordé aux ordinateurs et au système de chauffage de la piscine, comment se calcule le rendement, …  Modélisation et calculs thermodynamiques Cet aspect sera détaillé dans la note de calcul, mais il faut faire apparaître clairement sur le poster les principales hypothèses de modélisation, les principaux résultats des calculs et surtout leur analyse.  Expériences en cours et premiers résultats Les 2 piscines de la Butte aux Cailles (intérieure et extérieure à 27°C, chacune de 25m de long) à Paris, pour un besoin énergétique de chauffage de xx kWh/an dont xx kWh/an assurés par les data centers  Entreprises ou laboratoires de recherche impliqués Stimergy, CA xxx €, croissance xxx %, expérimentations en cours (gymnase de l’université Jean Moulin de Lyon, 110 logements étudiants à Grenoble…)  Perspectives d’évolution  Bibliographie (sites web et/ou contact de l’entreprise) 1)La notice de calculs : Elle devra présenter:  le détail des hypothèses choisies (et leur justification)  le détail des calculs réalisés dans le poster  les applications numériques 1)vidéo de présentation : NB. La vidéo n'est pas obligatoire pour le projet, mais elle apportera un bonus compris entre 2 et 5 points selon la qualité de la vidéo et le strict respect des consignes ci-dessous. L'objectif est de présenter votre technologie et ses avantages sous un format le plus exact scientifiquement tout en étant ludique et joyeux. C'est donc un format de type vidéo YouTube qui est demandé, à la manière des YouTubeurs qui font le buzz sur internet grâce à leurs vidéos scientifiques. La vidéo doit faire impérativement entre 5 et 10 minutes. Un bonus spécial sera accordé aux meilleures vidéos. Exemples (dans l'idée, pas dans la longueur des vidéos):  e-penser  Science Etonnante , David Louapré  Et tout le monde s'en fout  et bien d'autres... laissez libre cours à votre imagination! Presentation covering the pneumatique systeme This automated system supplies high pressure bleed air for : Air conditioning Hydraulic reservoir pressurization Wing anti-icing Engine starting Water pressurization We’ll begin by looking at the sources of pneumatic air. The primary sources for pneumatic air are the engines. there are two same engines . The air is bled from tow engine compressor stages : 1. The Intermediate Pressure (IP) stage. It’s the primary source of air during the flight. 2. The High Pressure (HP) stage. It’s used only when there is insufficient pressure from the IP stage. Attention IP and HP are never used in the same time! When HP stage air is in used , a check valve prevents this higher pressure air from entering the IP stage. Once engine speed is high enough, and IP air pressure is sufficient, the HP valve closes automatically. The air from the IP or HP goes to a common engine bleed valve which acts like a pressure regulating device contains bleed valve and overpressure valve .(controlled form cockpit). Since the temperature of the bleed air is high, it passes through a pre-cooler. The pre-cooler uses cool air from the engine fan section to regulate the temperature RAM .Then the air will distributed to various users. The APU can also be used for bleed air supply. The APU is normally used as a bleed source on the ground for air conditioning and for engine start. APU bleed air is also available inflight. A unique feature of the system design is that it gives priority to the APU as a pneumatic source This feature reduces crew workload during engine starts. If the engines were running, the engine bleed valves would automatically close. APU bleed air has priority over engine bleed air. There are hot air leakage detection loops installed in the vicinity of the hot air ducts in the fuselage, wings and pylons. If a leak is detected, a signal is sent to the BMCs which automatically isolate the affected area. Lien: https://www.youtube.com/watch? v=K4UiqqxTIWE&list=LL&index=8&t=489s Presentation of RAM AIR The Ram air is not taken into the cabin. It’s only used to cool bleed air via the primary and secondary heat exchangers. The air Ram doors are variable geometry to regulate the airflow. The deflector doors are extended whenever the aircraft is on the ground to reduce slush or FOD ingestion. Ram air flow is controlled by variable geometry inlet doors and on some aircraft variable exhaust louvers. On Classics, turbofans assist ram airflow on the ground and in-flight when flaps are extended. Maximum ram air is available on the ground and on take-off. In-flight there is less cooling requirement so it is modulated by the doors and louvers which reduces both the ram air flow and also drag. Ground conditioned air Ground conditioned air for air conditioning enters at the hatch under the centre of the fuselage. It feeds directly into the mix manifold. Remember that the temperature controls in the flight deck have no effect when using preconditioned air (because the packs are off) This air is not the same as ground air for engine starting. That is high pressure air put into the right pneumatic manifold and is connected to the aircraft near the right wing root. Somme figures : Alt airplane 11km Ram recovery factor 0,9 Ambiant temp -52°C = 221K Isentropic efficiency Ambient pressure 0.226 bar Main Compressor Mach number 0,846 M Cooling turbine Cabin pressure 0.8 bar Temp drop Cabin temperature 22°C = 295K First He Cooling load Second HE Pressure ratio n°1 Second Compressor Pressure ratio n°2 Evaporative cooling Airplane speed = 900 km/h et sound velocity = 1063 km/h then mach number = 0.846 https://www.abcm.org.br/anais/cobem/2009/pdf/COB09-0531.pdf https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1000936120300868 Process 0-1 : Ramming air Transformation rapid so : Assuming Between 0-1 adiabatique-reversible (isentropic) compression so : Law of Laplace : 1) 2) Energy equation :  ; h1 = static air enthalpy, C1 = aircraft velocity , on néglige m de l’air A TROUVER HYPOTH7SE Assuming air as a perfect gas with constant specific heat:   (gaz parfait) p :51 cours if we use the mach number :   https://www.youtube.com/watch? v=JxutUqkuyJc&list=RDCMUCYO1xUB9cS_qRv3S3jIEGzQ&start_radio=1&rv=JxutUqkuyJc&t=47 AN : = Cp/Cv = specific heat at constant pressure to specific heat at constant volume ratio; M = Mach number of the aircraft flight = C1/a; a = sound velocity M= 0,846 =1,4 Process 0-1 : Ramming air =-52°c = 221 k = 253 K We know that : =0,226 bar 1) =0.3628 bar But we search the real pression 3) With : =0,9 =0,3491 Process 1-2 : isentropic compressor main , it’s the primary compressor  where : pressure ratio main = 7  = =441 K =401 K  = 462 K And P2 = 7*P1= 2.44 bar = 244,37 kPa Gaz parfait adiabatique Wc = m*Cv*(T2actual-T1) Cv = R/(M(gamma - 1)) = 8.134/(29*(1.4-1))=0.716 Wc = 1 * 0.716*(462-253) = 149.7 kJ / kg Process 2-3 : Pre-cooler and reduction pressure Hypothèse : Perte de 45 kPA ,et sortie à 453K donc –9K isobare Q=m*Cp*(T3-T2)  Calcul de Cp grâce au tableau (P6 feuille d’exercices TD) de la capacité thermique de l’air à pression constante en fonction de la température. Temperature K Cp ( J/kg.K) 450 K 1020 J/kg.K 500 K 1029 J/kg.K Then (453 +462)/2= 457.5 K so 457.5K =1020 + 9*7.5/50=1021,35J Q= 1*1021.35*(453-462)= - 9092 J As well as P3 = 200 kPa and T3 = 453 K = 180 °C Process 3-4 : primary heat exchanger During this process we’ll assuming that the fluid friction process is neglected So we can say that it’s an isobar process, and reduce the temperature of 70°C Therefore : Pas de perte d’énergie système isolé T4 = T3 – 70 = 453 –70 uploads/Science et Technologie/ projet-thermodynamique.pdf