△燃焼工学（Combustion）[1E02]

＜授業のねらい＞

我々が今日利用しているエネルギーのほとんどは、燃焼により発生する熱エネルギーを熱源としてそのまま利用する、もしくはこれを起点として熱機関を用いることで有効仕事として得ているもので占められる。燃焼により、燃料は光と熱を発しながら急速かつ連鎖的に反応するが、そのメカニズムは極めて複雑であり、熱力学的反応平衡論のみならず流体力学や伝熱と密接な関係がある。本講義では、燃焼現象の基礎を理解し、様々な燃焼反応を伴う熱機関の理解を深めることを目的としている。当該講義を履修する学生は、熱力学，化学反応，伝熱等についても学習し、これらの考え方を総括することで燃焼現象を理解できるようになる。

＜受講にあたっての前提条件＞

「物理学I」、「物理学II」、「化学I」、「化学II」、「微分方程式論」、「流れ学I及演習」、「工業熱力学I及演習」「内燃機関」で与えられた知識を持っていることを前提にして講義が計画されている。

＜具体的な到達目標＞

（１）エネルギー形態と変換(燃料から熱、光への変換)としての燃焼反応（過程）について理解する
（２）反応の熱力学を理解し、反応熱の計算ができること及び熱力学第二法則を基礎にした化学平衡組成の計算法が理解できる
（３）熱着火理論とラジカルの増加による着火理論の対比ができる
（４）層流／乱流予混合火炎における流れと燃焼との関係を理解することができる
（５）予熱帯の厚みの計算ができる
（６）火炎の安定機構を理解できる
（７）衝撃波に誘導されるデトネーションのZDNモデルを理解することができる
（８）火炎による熱放射と放射伝熱及び燃料液滴の物質移動と燃焼反応について理解することができる
（９）ダイオキシンやサーマルNOx等の燃焼排ガス中に含まれる有害成分の生成機構を理解することができる

（JABEE学習・教育到達目標）
[機械工学エネルギー・デザインプログラム]：（D）◎

＜授業計画及び準備学習＞

1. 緒論(歴史，燃料とその展望)，エネルギー形態と変換(燃料から熱、電気、光への変換)と燃焼反応(過程)
(準備学習)　化学Iおよび化学IIの復習
2. 反応の熱力学（反応熱、Hessの法則，標準生成エンタルピー）
(準備学習)　工業熱力学I及演習の復習
3. 反応の熱力学（化学量論，熱解離と化学平衡），演習
(準備学習)　 工業熱力学I及演習の復習
4. 反応の熱力学（熱力学第２法則と化学平衡）
(準備学習)　 工業熱力学I及演習の復習
5. 燃焼計算（理論酸素量，理論空気量，空気比・当量比），演習
(準備学習)　化学I，化学IIおよび物理IIの復習
6. 燃焼計算（理論断熱火炎温度，熱勘定）
(準備学習)　化学I，化学IIおよび物理IIの復習
7. 中間テストとこれまでの理解度の確認
(準備学習)　ここまでの講義内容の総復習
8. 層流と乱流予混合火炎，層流火炎の構造，予熱帯の厚み
(準備学習)　流れ学I及演習の復習
9. 着火・点火，熱爆発・連鎖分枝爆発，爆発限界，消炎現象，演習
(準備学習)　工業熱力学I及演習の復習
10. 液体燃料の燃焼，液面燃焼と火炎による熱放射と放射伝熱、燃料液滴の物質伝達と燃焼反応
(準備学習)　内燃機関および伝熱工学の復習
11. デフラグレーションとデトネーション，Rayleigh線とHugoniot曲線、衝撃波の誘導する反応（ZDNモデル）
(準備学習)　内燃機関の復習
12. 火炎と熱放射
(準備学習)　伝熱工学の復習
13. 燃焼と環境問題（NOx，PM，温室効果ガスの排出抑制技術）
(準備学習)　大気汚染・酸性雨の原因等について予習すること
14. 学習内容の振り返り
(準備学習)　ここまでの講義内容の総復習

＜成績評価方法＞

定期試験および講義中に指示する「レポート課題」，講義内で実施する「演習」に基づき評価を行う。なお、定期試験には中間試験および期末試験が含まれる。最終的な評価は、レポート課題及び演習を20点，定期試験を80点として、合計60点以上を合格とする。

＜教科書＞

特になし

＜参考書＞

１）「燃焼工学」第3版　水谷幸夫　(森北出版)
２）「燃焼現象の基礎」新岡，河野，佐藤　（オーム社）
３）「環境工学入門」鍋島・森棟・是松著　(産業図書)
４）「機械技術者のための熱力学」熱力学教育研究会　（産業図書）
５）「燃焼工学」大竹・藤原著　(コロナ社)

＜オフィスアワー＞

月曜日　12:50〜13:40（新宿　16階　A1666）
上記時間外でも随時質問を受け付けます。メールでの質問も可。
メール：at13308@ns.kogakuin.ac.jp