Competency-­‐Based  Learning    in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

Outline  q  Introduc=on  q  Project  implementa=on  

q  1st  phase:  Determina=on  of  societal  needs  and  macro-­‐competencies  

q  2nd  phase:  Formula=on  of  learning  outcomes  q  3rd  phase:  Implementa=on  in  the  curriculum  

q  Lessons  learned  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

Introduc=on  –  Why?  q  Bologna  and  interna=onal  accredita=on  trends  

q  Con=nuous  quality  improvement  q  Learning  outcomes  integra=on    q  European  Qualifica=on  Framework  (EQF)  

q  OAQ-­‐CTI  audit  recommenda=ons  q  BeRer  descrip=on  of  targeted  competences  q  Curricula  more  industry-­‐oriented  q  More  project/hands-­‐on  ac=vi=es  at  the  bachelor  level  

q  Why  Mechanical  Engineering?  q  Pilot  project  before  extending  to  whole  EPFL  q  Laboratory  (LGPP)  with  experience  in  competency-­‐based  approaches  in  the  industrial  environment    

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

Introduc=on  –  The  Objec=ves  

To  establish  a  framework  and  process  for  pilo=ng  the  Bachelor  and  Master  programs  

q  Reference  on  knowledge  and  skills  that  students  must  have  at  a  given  level  

q  Tool  to  help  students  in  the  choice  of  courses  q  Framework  to  help  teachers  coordinate  and  relate  different  courses    

q  “Curriculum-­‐per=nence”  criterion  for  the  introduc=on  and  suppression  of  subjects  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

Project  implementa=on  –  1st  phase  

q  Determine  societal  needs  for  EPFL  mechanical  engineers  (Delphi  poll)  

q  List  of  required  macro-­‐competencies  (CTI  approach)  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

Delphi  panel  Industrial  advisory  board  

Pedagogists  

Project  implementa=on  –  1st  phase  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

Composi=on  of  the  Delphi  panel:  q  37  out  of  52  completed  ques=onnaires  q  10  women,  42  men  q  Alma  mater:  32  EPFL  q  Background:  25  Mechanical  engineering  q  Degree:  12PhD,  21  Master    q  Work  experience:  4  <5  years,  9  5  to  10  years,  25  >10  years  q  Posi=on:  12  R&D,  11  Management,  5  Produc=on    q  Company’s  size:  12  SME,  27  LE  q  Company’s  business:  25  manufacturing,  3  energy  distribu=on,  3  transporta=on,  2  car  manufacturer  

Project  implementa=on  –  1st  phase  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

Project  implementa=on  –  1st  phase  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

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Knowledge  of  Engineering  Subjects  

Project  implementa=on  –  1st  phase  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

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Knowledge  of  Engineering-­‐Related  Subjects  

Project  implementa=on  –  1st  phase  Required  macro-­‐competencies  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

Competency  2:  Iden=fy,  model,  and  analyze  problems  from  a  complex  reality  by  adop=ng  a  scien=fic,  holis=c  and  mul=disciplinary  approach    

Competency  1:  Understand,  quickly  adapt  to  and  communicate  with  the  professional,  technological,  natural  and  economical  environment    

Competency  4:  Manage  people  and  projects  

Competency  5:  Act  professionally  and  responsibly  

Competency  3:  Design  and  implement  innova=ve,  effec=ve  and  durable  solu=ons  in  an  industrial  and/or  research  context  

Project  implementa=on  –  2nd  phase  

From  competencies  to  learning  outcomes  for  the  6  concentra=ons  and  the  transversal  domain  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

Teaching  Commission    Concentra=on  Advisors  and  Teachers  

Pedagogists  

Project  implementa=on  –  2nd  phase  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

Design  &  Produc=on  Solids  &  Structures  

Biomechanics   Control  &  Mechatronics  

Energy  

Aero-­‐Hydrodynamics  

6  Concentra=ons  

Project  implementa=on  –  2nd  phase  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

Examples  of  Learning  Outcomes  q  Energy:  

q  Master  the  concepts  of  mass,  energy,  and  momentum  balance,  E1  

q  Design  a  measurement  set-­‐up  for  an  energy  conversion  system,  E27  

q  Aero-­‐Hydrodynamics:  q  Link  flow  behaviour  with  non-­‐dimensional  parameters  (e.g.  Reynolds  and  Mach  numbers),  AH2  

q  Op=mize  the  behaviour  of  a  given  flow  by  a  numerical  or  experimental  approach,  AH38  

q  Transversal  Domain:  q  Write  a  scien=fic  or  technical  report,  T6  q  Form  and  mo=vate  a  team,  T13  

Project  implementa=on  –  3rd  phase  

q  Modifica=ons  of  the  curriculum  q  New  course  descrip=on  

q  Database  of  competencies  q  Student  orienta=on  tool  q  2nd  round  of  modifica=ons  of  the  curriculum  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

Teaching  Commission    Concentra=on  Advisors  Industrial  advisory  board  

 

✔  

Project  implementa=on  –  3rd  phase  Modifica=ons  of  the  curriculum  q  Revamped  courses  

q  “Computer-­‐aided  engineering  I,  II”  become  “Introduc=on  to  programming”  and  “Introduc=on  to  algorithmics”,  taught  by  a  teacher  in  Mechanical  engineering  (1st  year)  

q  Sta=cs  becomes  Mechanics  of  structures  I  and  is  beRer  coordinated  with  Mechanics  of  structures  II,  formerly  Mechanics  of  structures  (1st,  2nd  year)  

q  Fusion  of  Produc=on  processes  and  Metals  forming  in  one  course  (2nd  year)  

q  Finite  difference  and  finite  volume  methods  become  Discre=za=on  methods  (3rd  year)  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

Project  implementa=on  –  3rd  phase  Modifica=ons  of  the  curriculum  q  New  courses  

q  Introduc=on  to  mechanical  engineering  (1st  year)  q  Fluid  flow  (2nd  year)    q  Aeroelas=city  and  fluid-­‐structure  interac=on  (Master)  q  Par=cle-­‐based  methods  (Master)  q Mandatory  Engineering  internship  (Master)  

q  Other  modifica=ons  q  Electronics  from  2nd  to  3rd  year  q  Elimina=on  of  redundancies  in  the  Design  &  Produc=on  concentra=on  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

Project  implementa=on  –  3rd  phase  New  course  descrip=on  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

Enseignant(s) / Instructor(s) Maréchal François: GM Langue / Language ENProgramme(s) Période(s) Nombre d'heures / Number of hours Spéc /

filière/orient

Type

Génie mécanique (2011-2012, Master semestre 1) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo D optGénie mécanique (2011-2012, Master semestre 3) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo D optGestion de l'énergie et construction durable - master (2011-2012, Master semestre 1) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo optMineur en Énergie (2011-2012, Semestre automne) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo opt

Objectifs d'apprentissage:

Compétences de domaine:• Maîtriser les notions de rendements thermodynamiques, E6• Etablir un diagramme de flux et calculer les bilans de matière etd'énergie de processus industriels, E22• Analyser l'efficacité énergétique et le rendement exergétique dessystèmes énergétiques industriels, E23• Connaître les principales technologies de conversion de l'énergie,leurs principes et leurs limites, E7• Comprendre les enjeux de l'énergie: les ressources, les servicesénergétiques, les impacts économiques et environnementaux, E9Compétences transversales:• Rédiger un rapport d'étude scientifique ou technique, T6• Réaliser une présentation orale, T7• Documenter et communiquer un projet, T12• Analyser les conséquences d'une décision ou d'une solution, T20

Contenu:

Analyse et synthèse de l'utilisation et conversion rationnelle del'énergie dans les procédés industriels.Méthodologie de l'audit énergétique d'un processus industriel.Principes de l'analyse exergétique des processus industriels et dessystèmes de conversion d'énergie. Principes de l'intégration desprocessus avec la méthode du pincement. Identification des optionsd'amélioration du rendement de processus. Intégration optimale dede la conversion d'énergie. Evaluation thermo-économique desoptions de réduction de la consommation énergétique. Etude de casd'un processus industriel.

Mots clés:

Utilisation rationnelle de l'énergie, Conversion de l'énergie, Analyseexergétique, Analyse pincement, Procédés industriels

Prérequis:

• Maîtriser les notions de bilans de matière, d'énergie et de quantitéde mouvement, E1 (Thermodynamique et énergétique I)• Calculer les propriétés thermodynamiques d'un fluide, E2(Thermodynamique et énergétique I)• Maîtriser les notions de transfert de chaleur et de masse, E3 (Heatand mass transfer)• Comprendre les principaux cycles thermodynamiques, E5(Thermodynamique et énergétique I)• Calculer et concevoir des échangeurs de chaleur, E15 (Heat andmass transfer)• Notion d'optimisation (Introduction à l'optimisation différentiable)

Forme d'enseignement:

Le cours est organisé en sessions théoriques et comprend larésolution d'un cas d'étude réalisée dans un projet de groupe.

Forme du contrôle:

Présentation de groupe du cas d'étude. Examen oral sur l'applicationde la théorie au cas d'étude.

Learning outcomes:

Domain skills:• Master the concepts of thermodynamic efficiency, E6• Establish the flow diagram of an industrial process and calculate thecorresponding energy and mass balance, E22• Analyse the energy and exergy efficiency of industrial energy systems,E23• Know the principles and limitations of the main energy conversiontechnologies, E7• Understand the challenges related to energy: resources, energyservices, economic and environmental impacts, E9Transversal skills:• Write a scientific or technical report, T6• Make an oral presentation, T7• Document and communicate a project, T12• Analyse the consequences of a decision or solution, T20

Content:

Rational use and conversion of energy in industrial processes.

Methodology for the energy efficiency audit of industrial processes.Principles of the exergy analysis of industrial processes and energyconversion systems. Principles of the process integration using the pinchanalysis method. Identification of the process efficiency improvementoptions. Optimal integration of the energy conversion systems.Thermo-economic evaluation of energy savings options. Application toone industrial process case study.

Keywords:

Energy efficiency, heat recovery, Energy conversion, Exergy analysis,Pinch analysis, Industrial processes

Required prior knowledge:

• Master the concepts of mass, energy, and momentum balance, E1(Thermodynamique et énergétique I)• Compute the thermodynamic properties of a fluid, E2(Thermodynamique et énergétique I)• Master the concepts of heat and mass transfer, E3 (Heat and masstransfer)• Understand the main thermodynamic cycles, E5 (Thermodynamique eténergétique I)• Calculate and design heat exchangers, E15 (heat and mass transfer)• Notion of optimization (Introduction à l'optimisation différentiable)

Type of teaching:

The course is organised as theoretical sessions and the resolution of areal case study to be realised in a team project.

Form of examination:

The real case study will be presented (group presentation). An oral examwill concern the application of the theory in the case study.

Bibliographie et matériel:

Le matériel de référence peut être téléchargé depuis le site moodle (http://moodle.epfl.ch/course/view.php?id=141). Le polycopié du cours peutêtre commandé.

Titre /Title

Advanced energetics (ME-451)

Matière examinée / subjects examined Session Coefficient / Crédits ECTS Forme de l'examen / Type of examinationAdvanced energetics HIV 5 Oral

Enseignant(s) / Instructor(s) Maréchal François: GM Langue / Language ENProgramme(s) Période(s) Nombre d'heures / Number of hours Spéc /

filière/orient

Type

Génie mécanique (2011-2012, Master semestre 1) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo D optGénie mécanique (2011-2012, Master semestre 3) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo D optGestion de l'énergie et construction durable - master (2011-2012, Master semestre 1) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo optMineur en Énergie (2011-2012, Semestre automne) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo opt

Objectifs d'apprentissage:

Compétences de domaine:• Maîtriser les notions de rendements thermodynamiques, E6• Etablir un diagramme de flux et calculer les bilans de matière etd'énergie de processus industriels, E22• Analyser l'efficacité énergétique et le rendement exergétique dessystèmes énergétiques industriels, E23• Connaître les principales technologies de conversion de l'énergie,leurs principes et leurs limites, E7• Comprendre les enjeux de l'énergie: les ressources, les servicesénergétiques, les impacts économiques et environnementaux, E9Compétences transversales:• Rédiger un rapport d'étude scientifique ou technique, T6• Réaliser une présentation orale, T7• Documenter et communiquer un projet, T12• Analyser les conséquences d'une décision ou d'une solution, T20

Contenu:

Analyse et synthèse de l'utilisation et conversion rationnelle del'énergie dans les procédés industriels.Méthodologie de l'audit énergétique d'un processus industriel.Principes de l'analyse exergétique des processus industriels et dessystèmes de conversion d'énergie. Principes de l'intégration desprocessus avec la méthode du pincement. Identification des optionsd'amélioration du rendement de processus. Intégration optimale dede la conversion d'énergie. Evaluation thermo-économique desoptions de réduction de la consommation énergétique. Etude de casd'un processus industriel.

Mots clés:

Utilisation rationnelle de l'énergie, Conversion de l'énergie, Analyseexergétique, Analyse pincement, Procédés industriels

Prérequis:

• Maîtriser les notions de bilans de matière, d'énergie et de quantitéde mouvement, E1 (Thermodynamique et énergétique I)• Calculer les propriétés thermodynamiques d'un fluide, E2(Thermodynamique et énergétique I)• Maîtriser les notions de transfert de chaleur et de masse, E3 (Heatand mass transfer)• Comprendre les principaux cycles thermodynamiques, E5(Thermodynamique et énergétique I)• Calculer et concevoir des échangeurs de chaleur, E15 (Heat andmass transfer)• Notion d'optimisation (Introduction à l'optimisation différentiable)

Forme d'enseignement:

Le cours est organisé en sessions théoriques et comprend larésolution d'un cas d'étude réalisée dans un projet de groupe.

Forme du contrôle:

Présentation de groupe du cas d'étude. Examen oral sur l'applicationde la théorie au cas d'étude.

Learning outcomes:

Domain skills:• Master the concepts of thermodynamic efficiency, E6• Establish the flow diagram of an industrial process and calculate thecorresponding energy and mass balance, E22• Analyse the energy and exergy efficiency of industrial energy systems,E23• Know the principles and limitations of the main energy conversiontechnologies, E7• Understand the challenges related to energy: resources, energyservices, economic and environmental impacts, E9Transversal skills:• Write a scientific or technical report, T6• Make an oral presentation, T7• Document and communicate a project, T12• Analyse the consequences of a decision or solution, T20

Content:

Rational use and conversion of energy in industrial processes.

Methodology for the energy efficiency audit of industrial processes.Principles of the exergy analysis of industrial processes and energyconversion systems. Principles of the process integration using the pinchanalysis method. Identification of the process efficiency improvementoptions. Optimal integration of the energy conversion systems.Thermo-economic evaluation of energy savings options. Application toone industrial process case study.

Keywords:

Energy efficiency, heat recovery, Energy conversion, Exergy analysis,Pinch analysis, Industrial processes

Required prior knowledge:

• Master the concepts of mass, energy, and momentum balance, E1(Thermodynamique et énergétique I)• Compute the thermodynamic properties of a fluid, E2(Thermodynamique et énergétique I)• Master the concepts of heat and mass transfer, E3 (Heat and masstransfer)• Understand the main thermodynamic cycles, E5 (Thermodynamique eténergétique I)• Calculate and design heat exchangers, E15 (heat and mass transfer)• Notion of optimization (Introduction à l'optimisation différentiable)

Type of teaching:

The course is organised as theoretical sessions and the resolution of areal case study to be realised in a team project.

Form of examination:

The real case study will be presented (group presentation). An oral examwill concern the application of the theory in the case study.

Bibliographie et matériel:

Le matériel de référence peut être téléchargé depuis le site moodle (http://moodle.epfl.ch/course/view.php?id=141). Le polycopié du cours peutêtre commandé.

Titre /Title

Advanced energetics (ME-451)

Matière examinée / subjects examined Session Coefficient / Crédits ECTS Forme de l'examen / Type of examinationAdvanced energetics HIV 5 Oral

Enseignant(s) / Instructor(s) Maréchal François: GM Langue / Language ENProgramme(s) Période(s) Nombre d'heures / Number of hours Spéc /

filière/orient

Type

Génie mécanique (2011-2012, Master semestre 1) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo D optGénie mécanique (2011-2012, Master semestre 3) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo D optGestion de l'énergie et construction durable - master (2011-2012, Master semestre 1) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo optMineur en Énergie (2011-2012, Semestre automne) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo opt

Objectifs d'apprentissage:

Compétences de domaine:• Maîtriser les notions de rendements thermodynamiques, E6• Etablir un diagramme de flux et calculer les bilans de matière etd'énergie de processus industriels, E22• Analyser l'efficacité énergétique et le rendement exergétique dessystèmes énergétiques industriels, E23• Connaître les principales technologies de conversion de l'énergie,leurs principes et leurs limites, E7• Comprendre les enjeux de l'énergie: les ressources, les servicesénergétiques, les impacts économiques et environnementaux, E9Compétences transversales:• Rédiger un rapport d'étude scientifique ou technique, T6• Réaliser une présentation orale, T7• Documenter et communiquer un projet, T12• Analyser les conséquences d'une décision ou d'une solution, T20

Contenu:

Analyse et synthèse de l'utilisation et conversion rationnelle del'énergie dans les procédés industriels.Méthodologie de l'audit énergétique d'un processus industriel.Principes de l'analyse exergétique des processus industriels et dessystèmes de conversion d'énergie. Principes de l'intégration desprocessus avec la méthode du pincement. Identification des optionsd'amélioration du rendement de processus. Intégration optimale dede la conversion d'énergie. Evaluation thermo-économique desoptions de réduction de la consommation énergétique. Etude de casd'un processus industriel.

Mots clés:

Utilisation rationnelle de l'énergie, Conversion de l'énergie, Analyseexergétique, Analyse pincement, Procédés industriels

Prérequis:

• Maîtriser les notions de bilans de matière, d'énergie et de quantitéde mouvement, E1 (Thermodynamique et énergétique I)• Calculer les propriétés thermodynamiques d'un fluide, E2(Thermodynamique et énergétique I)• Maîtriser les notions de transfert de chaleur et de masse, E3 (Heatand mass transfer)• Comprendre les principaux cycles thermodynamiques, E5(Thermodynamique et énergétique I)• Calculer et concevoir des échangeurs de chaleur, E15 (Heat andmass transfer)• Notion d'optimisation (Introduction à l'optimisation différentiable)

Forme d'enseignement:

Le cours est organisé en sessions théoriques et comprend larésolution d'un cas d'étude réalisée dans un projet de groupe.

Forme du contrôle:

Présentation de groupe du cas d'étude. Examen oral sur l'applicationde la théorie au cas d'étude.

Learning outcomes:

Domain skills:• Master the concepts of thermodynamic efficiency, E6• Establish the flow diagram of an industrial process and calculate thecorresponding energy and mass balance, E22• Analyse the energy and exergy efficiency of industrial energy systems,E23• Know the principles and limitations of the main energy conversiontechnologies, E7• Understand the challenges related to energy: resources, energyservices, economic and environmental impacts, E9Transversal skills:• Write a scientific or technical report, T6• Make an oral presentation, T7• Document and communicate a project, T12• Analyse the consequences of a decision or solution, T20

Content:

Rational use and conversion of energy in industrial processes.

Methodology for the energy efficiency audit of industrial processes.Principles of the exergy analysis of industrial processes and energyconversion systems. Principles of the process integration using the pinchanalysis method. Identification of the process efficiency improvementoptions. Optimal integration of the energy conversion systems.Thermo-economic evaluation of energy savings options. Application toone industrial process case study.

Keywords:

Energy efficiency, heat recovery, Energy conversion, Exergy analysis,Pinch analysis, Industrial processes

Required prior knowledge:

• Master the concepts of mass, energy, and momentum balance, E1(Thermodynamique et énergétique I)• Compute the thermodynamic properties of a fluid, E2(Thermodynamique et énergétique I)• Master the concepts of heat and mass transfer, E3 (Heat and masstransfer)• Understand the main thermodynamic cycles, E5 (Thermodynamique eténergétique I)• Calculate and design heat exchangers, E15 (heat and mass transfer)• Notion of optimization (Introduction à l'optimisation différentiable)

Type of teaching:

The course is organised as theoretical sessions and the resolution of areal case study to be realised in a team project.

Form of examination:

The real case study will be presented (group presentation). An oral examwill concern the application of the theory in the case study.

Bibliographie et matériel:

Le matériel de référence peut être téléchargé depuis le site moodle (http://moodle.epfl.ch/course/view.php?id=141). Le polycopié du cours peutêtre commandé.

Titre /Title

Advanced energetics (ME-451)

Matière examinée / subjects examined Session Coefficient / Crédits ECTS Forme de l'examen / Type of examinationAdvanced energetics HIV 5 Oral

Enseignant(s) / Instructor(s) Maréchal François: GM Langue / Language ENProgramme(s) Période(s) Nombre d'heures / Number of hours Spéc /

filière/orient

Type

Génie mécanique (2011-2012, Master semestre 1) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo D optGénie mécanique (2011-2012, Master semestre 3) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo D optGestion de l'énergie et construction durable - master (2011-2012, Master semestre 1) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo optMineur en Énergie (2011-2012, Semestre automne) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo opt

Objectifs d'apprentissage:

Compétences de domaine:• Maîtriser les notions de rendements thermodynamiques, E6• Etablir un diagramme de flux et calculer les bilans de matière etd'énergie de processus industriels, E22• Analyser l'efficacité énergétique et le rendement exergétique dessystèmes énergétiques industriels, E23• Connaître les principales technologies de conversion de l'énergie,leurs principes et leurs limites, E7• Comprendre les enjeux de l'énergie: les ressources, les servicesénergétiques, les impacts économiques et environnementaux, E9Compétences transversales:• Rédiger un rapport d'étude scientifique ou technique, T6• Réaliser une présentation orale, T7• Documenter et communiquer un projet, T12• Analyser les conséquences d'une décision ou d'une solution, T20

Contenu:

Analyse et synthèse de l'utilisation et conversion rationnelle del'énergie dans les procédés industriels.Méthodologie de l'audit énergétique d'un processus industriel.Principes de l'analyse exergétique des processus industriels et dessystèmes de conversion d'énergie. Principes de l'intégration desprocessus avec la méthode du pincement. Identification des optionsd'amélioration du rendement de processus. Intégration optimale dede la conversion d'énergie. Evaluation thermo-économique desoptions de réduction de la consommation énergétique. Etude de casd'un processus industriel.

Mots clés:

Utilisation rationnelle de l'énergie, Conversion de l'énergie, Analyseexergétique, Analyse pincement, Procédés industriels

Prérequis:

• Maîtriser les notions de bilans de matière, d'énergie et de quantitéde mouvement, E1 (Thermodynamique et énergétique I)• Calculer les propriétés thermodynamiques d'un fluide, E2(Thermodynamique et énergétique I)• Maîtriser les notions de transfert de chaleur et de masse, E3 (Heatand mass transfer)• Comprendre les principaux cycles thermodynamiques, E5(Thermodynamique et énergétique I)• Calculer et concevoir des échangeurs de chaleur, E15 (Heat andmass transfer)• Notion d'optimisation (Introduction à l'optimisation différentiable)

Forme d'enseignement:

Le cours est organisé en sessions théoriques et comprend larésolution d'un cas d'étude réalisée dans un projet de groupe.

Forme du contrôle:

Présentation de groupe du cas d'étude. Examen oral sur l'applicationde la théorie au cas d'étude.

Learning outcomes:

Domain skills:• Master the concepts of thermodynamic efficiency, E6• Establish the flow diagram of an industrial process and calculate thecorresponding energy and mass balance, E22• Analyse the energy and exergy efficiency of industrial energy systems,E23• Know the principles and limitations of the main energy conversiontechnologies, E7• Understand the challenges related to energy: resources, energyservices, economic and environmental impacts, E9Transversal skills:• Write a scientific or technical report, T6• Make an oral presentation, T7• Document and communicate a project, T12• Analyse the consequences of a decision or solution, T20

Content:

Rational use and conversion of energy in industrial processes.

Methodology for the energy efficiency audit of industrial processes.Principles of the exergy analysis of industrial processes and energyconversion systems. Principles of the process integration using the pinchanalysis method. Identification of the process efficiency improvementoptions. Optimal integration of the energy conversion systems.Thermo-economic evaluation of energy savings options. Application toone industrial process case study.

Keywords:

Energy efficiency, heat recovery, Energy conversion, Exergy analysis,Pinch analysis, Industrial processes

Required prior knowledge:

• Master the concepts of mass, energy, and momentum balance, E1(Thermodynamique et énergétique I)• Compute the thermodynamic properties of a fluid, E2(Thermodynamique et énergétique I)• Master the concepts of heat and mass transfer, E3 (Heat and masstransfer)• Understand the main thermodynamic cycles, E5 (Thermodynamique eténergétique I)• Calculate and design heat exchangers, E15 (heat and mass transfer)• Notion of optimization (Introduction à l'optimisation différentiable)

Type of teaching:

The course is organised as theoretical sessions and the resolution of areal case study to be realised in a team project.

Form of examination:

The real case study will be presented (group presentation). An oral examwill concern the application of the theory in the case study.

Bibliographie et matériel:

Le matériel de référence peut être téléchargé depuis le site moodle (http://moodle.epfl.ch/course/view.php?id=141). Le polycopié du cours peutêtre commandé.

Titre /Title

Advanced energetics (ME-451)

Matière examinée / subjects examined Session Coefficient / Crédits ECTS Forme de l'examen / Type of examinationAdvanced energetics HIV 5 Oral

Enseignant(s) / Instructor(s) Maréchal François: GM Langue / Language ENProgramme(s) Période(s) Nombre d'heures / Number of hours Spéc /

filière/orient

Type

Génie mécanique (2011-2012, Master semestre 1) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo D optGénie mécanique (2011-2012, Master semestre 3) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo D optGestion de l'énergie et construction durable - master (2011-2012, Master semestre 1) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo optMineur en Énergie (2011-2012, Semestre automne) C: 3 H hebdo, Ex: 2 H hebdo opt

Objectifs d'apprentissage:

Compétences de domaine:• Maîtriser les notions de rendements thermodynamiques, E6• Etablir un diagramme de flux et calculer les bilans de matière etd'énergie de processus industriels, E22• Analyser l'efficacité énergétique et le rendement exergétique dessystèmes énergétiques industriels, E23• Connaître les principales technologies de conversion de l'énergie,leurs principes et leurs limites, E7• Comprendre les enjeux de l'énergie: les ressources, les servicesénergétiques, les impacts économiques et environnementaux, E9Compétences transversales:• Rédiger un rapport d'étude scientifique ou technique, T6• Réaliser une présentation orale, T7• Documenter et communiquer un projet, T12• Analyser les conséquences d'une décision ou d'une solution, T20

Contenu:

Analyse et synthèse de l'utilisation et conversion rationnelle del'énergie dans les procédés industriels.Méthodologie de l'audit énergétique d'un processus industriel.Principes de l'analyse exergétique des processus industriels et dessystèmes de conversion d'énergie. Principes de l'intégration desprocessus avec la méthode du pincement. Identification des optionsd'amélioration du rendement de processus. Intégration optimale dede la conversion d'énergie. Evaluation thermo-économique desoptions de réduction de la consommation énergétique. Etude de casd'un processus industriel.

Mots clés:

Utilisation rationnelle de l'énergie, Conversion de l'énergie, Analyseexergétique, Analyse pincement, Procédés industriels

Prérequis:

• Maîtriser les notions de bilans de matière, d'énergie et de quantitéde mouvement, E1 (Thermodynamique et énergétique I)• Calculer les propriétés thermodynamiques d'un fluide, E2(Thermodynamique et énergétique I)• Maîtriser les notions de transfert de chaleur et de masse, E3 (Heatand mass transfer)• Comprendre les principaux cycles thermodynamiques, E5(Thermodynamique et énergétique I)• Calculer et concevoir des échangeurs de chaleur, E15 (Heat andmass transfer)• Notion d'optimisation (Introduction à l'optimisation différentiable)

Forme d'enseignement:

Le cours est organisé en sessions théoriques et comprend larésolution d'un cas d'étude réalisée dans un projet de groupe.

Forme du contrôle:

Présentation de groupe du cas d'étude. Examen oral sur l'applicationde la théorie au cas d'étude.

Learning outcomes:

Domain skills:• Master the concepts of thermodynamic efficiency, E6• Establish the flow diagram of an industrial process and calculate thecorresponding energy and mass balance, E22• Analyse the energy and exergy efficiency of industrial energy systems,E23• Know the principles and limitations of the main energy conversiontechnologies, E7• Understand the challenges related to energy: resources, energyservices, economic and environmental impacts, E9Transversal skills:• Write a scientific or technical report, T6• Make an oral presentation, T7• Document and communicate a project, T12• Analyse the consequences of a decision or solution, T20

Content:

Rational use and conversion of energy in industrial processes.

Methodology for the energy efficiency audit of industrial processes.Principles of the exergy analysis of industrial processes and energyconversion systems. Principles of the process integration using the pinchanalysis method. Identification of the process efficiency improvementoptions. Optimal integration of the energy conversion systems.Thermo-economic evaluation of energy savings options. Application toone industrial process case study.

Keywords:

Energy efficiency, heat recovery, Energy conversion, Exergy analysis,Pinch analysis, Industrial processes

Required prior knowledge:

• Master the concepts of mass, energy, and momentum balance, E1(Thermodynamique et énergétique I)• Compute the thermodynamic properties of a fluid, E2(Thermodynamique et énergétique I)• Master the concepts of heat and mass transfer, E3 (Heat and masstransfer)• Understand the main thermodynamic cycles, E5 (Thermodynamique eténergétique I)• Calculate and design heat exchangers, E15 (heat and mass transfer)• Notion of optimization (Introduction à l'optimisation différentiable)

Type of teaching:

The course is organised as theoretical sessions and the resolution of areal case study to be realised in a team project.

Form of examination:

The real case study will be presented (group presentation). An oral examwill concern the application of the theory in the case study.

Bibliographie et matériel:

Le matériel de référence peut être téléchargé depuis le site moodle (http://moodle.epfl.ch/course/view.php?id=141). Le polycopié du cours peutêtre commandé.

Titre /Title

Advanced energetics (ME-451)

Matière examinée / subjects examined Session Coefficient / Crédits ECTS Forme de l'examen / Type of examinationAdvanced energetics HIV 5 Oral

A  paragraph  to  the  teacher’s  discre=on  

Project  implementa=on  –  3rd  phase  Next  steps:  q  Database  of  competencies  q  Student  orienta=on  tool  

q  2nd  round  of  modifica=ons  of  the  curriculum  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL  

Lessons  learned  Errors  &  Difficul=es  q  Delphi  ques=onnaire  q  Non-­‐uniformity  of  the  formula=on  of  learning  outcomes  

q  Time-­‐management  q  Communica=on  of  the  project  q  Actual  feasibility  of  modifica=ons    of  the  curriculum  (constraints,  personnel,  facili=es)  

Competency-­‐Based  Learning  in  Mechanical  Engineering  at  EPFL