2016年度工学院大学 第1部機械工学科 エコエネルギーコース

伝熱工学(Heat Transfer)[4H01]

試験情報を見る] [授業を振り返ってのコメント(学内限定)

2単位
大竹 浩靖 教授  [ 教員業績  JP  EN ]
最終更新日 : 2016/10/27

<授業のねらい>
伝熱現象は、エネルギー機器を中心に、広範な分野に関連する基礎的過程である。この講義では、各種伝熱過程、特に熱伝導および熱伝達の現象把握を理解し、かつ、その定量化をできる能力を身につけることを目的とする。

(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)◎
(JABEEキーワード)
 「機械工学エネルギー・デザインプログラム」:質量と運動量の保存、エネルギー保存則、熱移動と温度、気体の流動、相似則、理想流体の力学、層流と乱流、粘性流体の力学、圧縮性流体の力学、熱放射と放射伝熱、相変化、熱交換器、温度/熱計測、熱伝導、対流熱伝達、エネルギーの伝達

<受講にあたっての前提条件>
本科目を履修する前に、工業熱力学I及演習により、物質や諸機械の熱的性質や作用の理論を、流れ学I及演習により初等流体力学を、また数学I、IIなどにより解析学(微分積分学)を習得(履修中も可)しておく必要がある。

<具体的な到達目標>
基本的な物体(平板、円柱等)内の熱伝導計算および基本的な形状(平板、円管内等)と流れ場(一様流、定常流等)における熱伝達計算を行うことができる能力、また熱交換器設計を行える基礎能力の獲得を目指す。

<授業計画及び準備学習>
1.伝熱概説(ガイダンス):熱力学第二法則と伝熱。熱伝導概説(機構およびフーリエの法則)、対流伝熱概説(ニュートンの冷却法則と強制対流・自然対流)、放射伝熱(機構およびステファン・ボルツマンの法則)。【予習:教科書を用意し、シラバスを確認すること。復習:講義ノートを整理する。】
2.熱伝導1:熱伝導の基礎(支配)方程式(直交座標系、円柱座標系、球座標系)。境界条件。一次元定常熱伝導(平板等)。
【以後、予習:適時指示する。復習:講義ノートを整理するとともに、毎講義時間内の演習を確認すること。】
3.熱伝導2:一次元定常熱伝導II(円管、積層等)、熱通過率。
4.熱伝導3:内部発熱をともなう1次元定常熱伝導、拡大伝熱面(フィン)とフィン効率、2次元定常熱伝導。
5.熱伝導4:1次元非定常熱伝導、ハイスラー線図。接触熱伝導。
6.熱伝導5:熱伝導方程式の数値計算(数値解)。
7.対流熱伝達の基礎1:対流熱伝達の基礎(支配)方程式(連続の式、運動方程式、エネルギー式)。速度境界層と温度境界層、境界層方程式。
8.対流熱伝達の基礎2:次元解析、相似則、熱伝達の無次元表示。強制対流熱伝達と自然対流熱伝達。
9.層流熱伝達1:円管内の層流熱伝達。
10.層流熱伝達2:境界層の運動量積分式とエネルギー積分式(プロフィール法)、流れに平行な平板の層流熱伝達。
11.乱流熱伝達1:乱流における速度変動と渦粘性、乱流境界層の速度分布(平板)。
12.乱流熱伝達2:乱流境界層の速度分布(円管)、円管内乱流熱伝達、乱流熱伝達の実験式(円管内および管外、球、管群、その他)。
13.熱交換器:並行流型/対向流型、熱通過率、対数平均温度差。
14.授業を振り返って

<成績評価方法>
原則として定期試験(定期試験期間中に実施)で最終成績を評価し,60点以上の者を合格とします.なお、毎講義時間内に簡単な演習問題も出題します。また、中間試験(レポート形式)も行う予定です。最終成績の細かい評価に関して、毎講義時間内の演習および中間試験の結果を一部分参考にします。
「機械工学エネルギー・デザインプログラム」の学習・教育目標(D)の一部は,上記の評価基準を満たせば,達成されます.

<教科書>
「JSMEテキストシリーズ 伝熱工学」日本機械学会(丸善)

<参考書>
「伝熱工学(上)」、平田賢他共訳(ブレイン図書出版)
「伝熱工学」庄司正弘(東京大学出版会)
「伝熱概論」甲藤好郎(養賢堂)

<オフィスアワー>
講義終了後(おおむね1時間)、研究室(新宿校舎A-B115)にて。

<学生へのメッセージ>
工業熱力学I及演習、工業熱力学IIと同様、機械工学における基礎工学の一つです。特に、エコエネルギーコースの学生諸君は、しっかりと身に付けて下さい。

<参考ホームページアドレス>
http://intra.ns.kogakuin.ac.jp/~at10988/


このページの著作権は学校法人工学院大学が有しています。
Copyright(c)2016 Kogakuin University. All Rights Reserved.