○機械工学設計総合演習（Comprehensive Design Exercises of Mechanical Engineering）[3C01]

＜授業のねらい及び具体的な達成目標＞

これまで学んできた専門科目や設計製図科目に基礎をおいて，エネルギー工学専攻コースに関連する機械について，基礎知識を学びながら設計の手順を総合的に演習する。
[機械工学エネルギ・デザインプログラム]教育目標
(C)○　(D)○　(E)○　(F)◎
キーワード：＜熱移動と温度＞、＜熱放射と放射伝熱＞、＜相変化＞、＜熱伝導＞、＜対流熱伝導＞、＜エネルギーの伝達＞

＜授業計画＞

授業は4テーマについて，各テーマごとに4回の演習を行う。

1. 風力発電設備の設計（水野担当）
　　1.1 風車の種類と特徴，風車の性能，風力発電の動向
　　1.2 プロペラ理論と<運動量理論>
　　1.3 風力発電設備の<設計>
　　これら、風力発電設備の設計を通じて、エンジニアリングの周辺知識とセンスを身に着ける。

2. ピストンリングの<設計>（是松担当）
　　2.1 ピストンリングの実物に触れ，形状を調べ，寸法を測定し，往復動内燃機関におけるピストンリングの作用を学ぶ
　　2.2 ピストンリングが発生する油膜の厚みを予測する流体潤滑理論，リング通路もれ流れの計算法，リング張力やその強度の計算法を学び，討論する。
　　2.3 討論を通じて得た技術情報を整理するとともに最近のピストンリングの技術動向を調べ，各自に与えられた内燃機関の仕様に適合したリングを設計し発表する。

3. エネルギー問題と伝熱工学の体験（小泉担当）（１コマ９０分を１回としている）
　　現在日本において我々が利用するエネルギーは、９割近くがその源を熱エネルギーと
　　している。そして、５割以上がまず電気エネルギーに転換されて、その後様々な形で
　　利用されている。熱エネルギーを取り出す機械装置はボイラーと呼ばれる。このボイ
　　ラーで生じる熱的現象の主要部を理解し、簡単化したモデル（電熱器でお湯を沸か
　　す）の設計計算を行う。
　　ここでの主要伝熱現象は熱放射、熱伝導、沸騰熱伝達である。この３種伝熱機構につ
　　いて解説する。解説を元に、与えられた条件下で電熱器でお湯を沸かす場合の設計計
　　算を行う。
第１回　エネルギー事情概説。
第２回　発電方式概説。ボーラータービンシステム。ボイラーでの伝熱過程概説。
　　 　　輻射伝熱、熱伝導、沸騰熱伝達、自然対流熱伝達。
第３回　沸騰熱伝達解説。<相変化>、クラジウス・クラペイロンの式。
　　　　核沸騰、限界熱流束、遷移沸騰、膜沸騰、沸騰曲線。
第４回　輻射伝熱解説。黒体、輻射強度、形態係数、輻射率。
第５回　伝熱モデル（電熱器でお湯を沸かす）設計計算
第６回　伝熱モデル（電熱器でお湯を沸かす）設計計算

4. 蒸気タービンの設計（関根担当）
１．蒸気タービン及びガスタービンの仕組みの理解
２．これら原動機の産業上の役割（の理解）
３．設計仕様に基づく線図効率の求め方
４．速度比に対する効率の関係、線図効率の作成
５．最高効率点（設計点）における諸条件の決定
６．速度三角形の作図

＜成績評価方法及び水準＞

出席，演習レポートを総合して行う。

＜教科書＞

『伝熱工学（上）、（下）』平田賢他共訳（ブレイン図書出版）
その他、授業時間に指示する。

＜参考書＞

授業時間に指示する。

＜オフィスアワー＞

各教員に確認のこと。

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