【授業概要】
・テーマ
伝熱工学の基礎,すなわち熱伝導,対流熱伝達,熱放射の各伝熱量の求め方や,沸騰・凝縮熱伝達における伝熱量の求め方,あわせて一般的な熱交換器の熱設計について学ぶ。
・ねらい
伝熱工学の基礎知識を習得し,工業現場における各種熱問題への取組み方や解決法を立案できる能力を養う。全てのエネルギーの最終形態である熱を工学的に扱う学問であり,熱問題とは熱除去や伝熱促進,有効利用法などである。身近なな話題も取り上げ,伝熱工学の意義について,かりやすく解説する。
・目標
1.熱移動現象と温度の関係を理解すること。2.熱伝導現象の基本法則と温度分布解析法を習得すること。3.対流熱伝達現象の基本法則を理解し,境界層方程式の解法を習得すること。4.熱放射現象の基本法則を理解し,放射伝熱計算法を習得すること。5.沸騰・凝縮熱伝達現象を理解し,熱交換器などへの応用に必要な基礎知識を習得すること。これらにより,学習・教育目標A「工学の基礎力」とI「エネルギーシステム工学分野」の専門知識を養成する。
・キーワード
質量と運動量の保存,エネルギー保存則(熱力学の第一法則とベルヌーイの式,熱移動と温度,相似則,層流と乱流,対流熱伝達,熱放射と放射伝熱, 熱交換器,線形代数の応用
【授業計画】
・授業の方法
講義を中心とし,各章ごとに演習課題を呈示し,それへ解答するレポートを課す。 ・日程
第1週 熱移動現象と温度、第2−3週 熱伝導率と定常熱伝導問題の解析、第4週 非定常熱伝導問題とその解析、第5−6週 対流熱伝達現象,温度境界層と熱伝達率,熱通過率,境界層方程式、第7週 強制対流熱伝達と管内熱伝達、第8週 自由対流熱伝達と鉛直平板熱伝達、第9週 次元解析と相似則,無次元整理式の利用法、第10−11週 相変化を伴う熱伝達、第12週 熱放射の基本法則、第13−14週 放射伝熱計算法、第15週 期末試験
【学習の方法】
・受講のあり方
教科書を必ず購入すること。演習課題も教科書から出す予定。 ・予習のあり方
日程に示されている該当項目について教科書を読んでくること。 ・復習のあり方
演習課題に真剣に取り組むことで,諸概念が整理される。授業のノートを教科書と照らし見なおして整理することで力がつく。
【成績評価の方法】
・成績評価基準
期末試験(60点),課題レポートの内容(40点)を合計し,単位認定は60点以上とする。評価内容は,授業目標1(熱移動と温度)に関する項目20%,目標2,3(熱伝導,対流熱伝達,相似則)に関する項目40%,目標4(熱放射と放射伝熱)に関する項目20%,目標5(熱交換器)に関する項目20%である。 ・方法
レポートの課題は講義の内容に関する演習であり,講義の理解度をみるため提出状況を重視する。期末試験では講義やレポート課題の範囲から出題する。
【テキスト】
相原利雄,機械工学選書 伝熱工学,裳華房,3,500円(2000)
【参考書】
J.P.Holman, Heat Transfer (7th ed, in SI units), McGraw-Hill, 4,000円(1992)
庄司正弘,伝熱工学,東京大学出版,3,600円(1999)
甲藤好郎,伝熱概論,養賢堂,4,120円(1989)
斎藤彬夫,例題演習 伝熱工学,産業図書,2,200円(1985)
【科目の位置付け】
基礎熱力学及び演習と基礎流体力学及び演習からの発展であり,学習・教育目標A(工学の基礎力)とI(エネルギーシステム工学分野の専門)を養成する科目である。
【その他】
・学生へのメッセージ
動きもない,目に見えない対象を扱う学問なので,想像力をフル回転して現象を理解し計算力をつけよう。 ・履修に当たっての留意点
熱と流れの力学及び演習を履修していること。授業では線形代数の応用も含むので数学I,Uの勉強を演習を通してやって下さい。 ・オフィス・アワー
金曜日14:00から16:00,6−601室 ・担当教員の専門分野
熱の有効利用法と伝熱促進技術の開発,工業材料の熱物性評価とその計測法の開発
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