☆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。

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. 物質の出入のない閉じた系のエクセルギー収支
　準備学習：前週の資料を熟読し，例題を解く。
7. 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。
8. ボイラーのエクセルギー解析，蒸気タービン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。
9. 化学変化によるエクセルギー変化：ギブスエネルギー，電気化学的仕事
　準備学習：前週の資料を熟読し，例題を解く。
10. 化学反応のエクセルギー収支
　準備学習：前週の資料を熟読し，例題を解く。
11. 化学電池の熱力学
　準備学習：前週の資料を熟読し，例題を解く。
12. 一次電池・二次電池と燃料電池
　準備学習：前週の資料を熟読し，例題を解く。
13. 【課題２】燃料電池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 balance in closed system without mass transfer
Preparatory learning: Read the material of the previous week carefully and solve the example.
7. 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.
8. Exergy analysis of boiler and steam turbine
Preparatory learning: Read the material of the previous week carefully and solve the example.
9. Exergy change due to chemical change: Gibbs energy and exergy
Preparatory learning: Read the material of the previous week carefully and solve the example.
10. Exergy balance of chemical reaction
Preparatory learning: Read the material of the previous week carefully and solve the example.
11. Thermodynamics of chemical battery
Preparatory learning: Read the material of the previous week carefully and solve the example.
12. Primary battery, secondary battery and fuel cell
Preparatory learning: Read the material of the previous week carefully and solve the example.
13. Exergy analysis of fuel cell
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。

The unit is accepted for those with more than 60 comprehensive points of exercise (30 points) and report preparation (70 points).

＜教科書＞

＜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4月）

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）

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。

Knowledge of thermodynamics is essential, so if you have insufficient knowledge please review the previous textbook.