☆エクセルギー工学特論（Advanced Exergy Engineering）[4202]

＜授業のねらい及び具体的な到達目標＞

　エクセルギーを用いると，熱力学第1法則の熱量保存則では表わせないエネルギーの損失を具体的に示すことができる。エクセルギーによって，熱エネルギーを電気あるいは動力と同一の基準で評価することができる。エネルギー機器の開発においては，通常，熱力学第1法則だけが考慮されており，第2法則によるエネルギーの質を考えていないので，本質的なエネルギーの有効利用ができていないことになる。本講義では，限られた資源を有効に使うために，熱力学第2法則を考慮したエクセルギー解析をエネルギー機器に適用する方法について学ぶ。

[Aims of the course and Specific goals]
Exergy can concretely show the loss of energy which cannot be expressed by the first law of thermodynamics. Exergy can evaluate thermal energy on the same basis as electricity or power. In the development of energy equipment, usually the first law of thermodynamics is only considered, but the quality of energy according to the second law is not considered, so it is inefficient use of essential energy. In this course, we will learn how to apply exergy analysis to energy equipment considering the second law of thermodynamics for effectively use of limited resources.

※システムデザイン専攻の履修者については以下が適用される。
（JABEE学習・教育到達目標）
「システムデザインプログラム」
（A）工学関連分野の原理・原則に関する深い知識と応用力を身につけた人材を育成します：◎
JABEE基準1の（2）の内容
（c），（d）：◎
（b），（e），（g）：○

* The following applies for the students of Systems Design Program.
(JABEE Learning and Educational Goals)
"Systems Design Program"
(A) We develop human resources who have deep knowledge and applied skills on the principles of engineering related fields: ◎
Contents of (2) of JABEE Criteria 1
（c），（d）：◎
（b），（e），（g）：○

＜授業計画及び準備学習＞

1. 熱力学第1法則：熱収支，エンタルピー収支
　準備学習：熱力学第1法則を復習する。
2. 熱力学第2法則：エントロピー
　準備学習：熱力学第2法則を復習する。
3. 最大仕事と有効仕事
　準備学習：熱力学第2法則を復習する。
4. エクセルギーの定義：温度変化によるエクセルギー変化，圧力変化によるエクセルギー変化
　準備学習：前週の資料を熟読し，例題を解く。
5. 閉じた系の内部エネルギーのエクセルギーと開いた系のエンタルピーのエクセルギー
　準備学習：前週の資料を熟読し，例題を解く。
6. 化学変化によるエクセルギー変化：ギッブスの自由エネルギーとエクセルギー
　準備学習：前週の資料を熟読し，例題を解く。
7. エネルギー効率とエクセルギー効率
　準備学習：前週の資料を熟読し，例題を解く。
8. エクセルギーの計算法：混合気体のエクセルギー，実在混合気体，混合液体のエクセルギー，燃料のエクセルギー
　準備学習：前週の資料を熟読し，例題を解く。
9. エクセルギー収支：流入エクセルギー，流出エクセルギー，燃焼によるエクセルギー損失，伝熱によるエクセルギー損失
　準備学習：前週の資料を熟読し，例題を解く。
10. ボイラーのエクセルギー解析
　準備学習：前週の資料を熟読し，例題を解く。
11. 伝熱プロセスのエネルギー解析：熱交換器，冷凍サイクルとヒートポンプ
　準備学習：前週の資料を熟読し，例題を解く。
12. 定容エンジンサイクルのエクセルギー解析
　準備学習：前週の資料を熟読し，例題を解く。
13. エンジン過給システムのエクセルギー解析
　準備学習：前週の資料を熟読し，例題を解く。
14. 学習内容の振り返りとレポート提出
　準備学習：前回までの総復習を行う。

1. The first law of thermodynamics: heat balance, enthalpy balance
Preparatory learning: Review the first law of thermodynamics.
2. The second law of thermodynamics: entropy
Preparatory learning: Review the second law of thermodynamics.
3. Maximum work and active work
Preparatory learning: Review the second law of thermodynamics.
4. Definition of exergy: Exergy change due to temperature change, exergy change due to pressure change
Preparatory learning: Read the material of the previous week carefully and solve the example.
5. Exergy of internal energy in closed system and exergy of enthalpy in open system
Preparatory learning: Read the material of the previous week carefully and solve the example.
6. Exergy change due to chemical change: Gibbs free energy and exergy
Preparatory learning: Read the material of the previous week carefully and solve the example.
7. Energy efficiency and exergy efficiency
Preparatory learning: Read the material of the previous week carefully and solve the example.
8. Calculation method of exergy: Exergy of mixed gas, real mixed gas, exergy of mixed liquid, exergy of fuel
Preparatory learning: Read the material of the previous week carefully and solve the example.
9. Exergy balance: inflow exergy, spill exergy, exergy loss due to combustion, exergy loss due to heat transfer
Preparatory learning: Read the material of the previous week carefully and solve the example.
10. Exergy analysis of boiler
Preparatory learning: Read the material of the previous week carefully and solve the example.
11. Energy analysis of heat transfer process: heat exchanger, refrigeration cycle and heat pump
Preparatory learning: Read the material of the previous week carefully and solve the example.
12. Energy analysis of cogeneration system: energy balance, exergy balance
Preparatory learning: Read the material of the previous week carefully and solve the example.
13. Exergy analysis of internal combustion engine
Preparatory learning: Read the material of the previous week carefully and solve the example.
14. Review of the contents of the study and report submission
Preparatory learning: Total review until last time.

＜成績評価方法及び水準＞

演習（30点）とレポート作成（70点）の総合点が60点以上のものに単位を認める。

[Grading evaluation method and level]
The unit is accepted for those with more than 60 comprehensive points of exercise (30 points) and report preparation (70 points).

＜教科書＞

雑賀　高著「自動車のエクセルギー解析」コロナ社（2018年3月末発行予定）

T. Saika, “Exergy Analysis of Automobiles”, Corona Publishing Co., LTD. (Japanese)

＜参考書＞

指定参考書なし

Reference books are not used.

＜オフィスアワー＞

月曜日　10:00-12:00（新宿1777室）
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。
メールアドレス：saika[＠]cc.kogakuin.ac.jp（[＠]を@に置き換えてください）

[Office Hour]
Monday 10: 00-12: 00 (Shinjuku 1777)
I will accept questions as needed from time to time. Questions are also acceptable by email.
Email: saika@cc.kogakuin.ac.jp

＜学生へのメッセージ＞

熱力学の知識が必須なので，不安がある人は以前の教科書を復習してください。

[Message to students]
Knowledge of thermodynamics is essential, so if you have insufficient knowledge please review the previous textbook.