到達目標
【伝熱の基礎】
1.伝熱の基本形態を理解し、各形態における伝熱機構を説明できる。
【伝導伝熱】
2.フーリエの法則および熱伝導率を説明できる。
3.平板および多層平板の定常熱伝導について、熱流束、温度分布、熱抵抗を計算できる。
4.対流を伴う平板の定常熱伝導について、熱流束、温度分布、熱通過率を計算できる。
【対流熱伝達】
5.ニュートンの冷却法則および熱伝達率を説明できる。
6.自然対流と強制対流、層流と乱流、温度境界層と速度境界層、局所熱伝達率と平均熱伝達率を説明できる。
7.平板に沿う流れ、円管内の流れ、円管群周りの流れなどについて、熱伝達関係式を用いることができる。
【ふく射伝熱】
8.黒体の定義を説明できる。
9.プランクの法則、ステファン・ボルツマンの法則、ウィーンの変位則を説明できる。
10.単色ふく射率および全ふく射率を説明できる。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
評価項目1
伝熱の基礎 | 伝熱の基本形態を正しく理解し、各形態における伝熱機構を詳しく説明できる。 | 伝熱の基本形態を理解し、各形態における伝熱機構を説明できる。 | 伝熱の基本形態を説明できない。 |
評価項目2
伝導伝熱 | 伝導伝熱を正しく理解し、応用問題を解くことができる。 | 伝導伝熱を理解し、基礎問題を解くことができる。 | 伝導伝熱の基礎を理解できず、基礎問題を解くことができない。 |
評価項目3
対流熱伝達 | 対流熱伝達を正しく理解し、応用問題を解くことができる。 | 対流熱伝達を理解し、基礎問題を解くことができる。 | 対流熱伝達の基礎を理解できず、基礎問題を解くことができない。 |
評価項目4
ふく射伝熱 | ふく射伝熱を正しく理解し、応用問題を解くことができる。 | ふく射伝熱を理解し、基礎問題を解くことができる。 | ふく射伝熱の基礎を理解できず、基礎問題を解くことができない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
熱の移動形態は,伝導伝熱,対流熱伝達,ふく射伝熱に大別される。このような伝熱の基本形態や伝熱機構を理解し,伝熱量を 求める方法を学ぶ。熱エネルギーの有効利用に関する基礎力、熱機器を設計・製造・使用するために必要な基礎力を身に着ける。
【学習・教育目標】A-6 【JABEE基準】基準1(2)(d)(1)
【基本キーワード】(E)熱移動と温度 【個別キーワード】(13)層流と乱流,(28)熱放射と放射伝熱,(36)熱伝導,(37)対流熱伝達,(38)エネルギーの伝達(日本機械学会分野別要件参照)
授業の進め方・方法:
アクティブラーニングを取り入れた講義と例題演習。
理論式の誘導や例題演習を通して,専門用語や単位系をしっかり理解し,応用力や創造力を養う。
注意点:
学修単位である.授業で学ぶ以外に,自立的自発的学習が大切である。
毎回,演習課題を課すので,レポートとして次週までに必ず提出のこと。
シラバスを参考に,定義の理解と基礎式の誘導ができるまで予習や復習を行い,関連する例題を数多く 解くこと。
「熱力学」や「流体工学」を履修していることが望ましい。
授業計画は,学生の理解度に応じて変更する場合がある。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
授業概要の説明。熱移動形態の分類。 |
伝熱の基本形態を理解し、各形態における伝熱機構を説明できる。
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2週 |
フーリエの法則と熱伝導率 |
フーリエの法則および熱伝導率を説明できる。
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3週 |
熱伝導の基礎方程式 |
熱伝導の基礎方程式を誘導できる。
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4週 |
定常熱伝導(単層平板) |
単層平板の定常熱伝導について、熱流束、温度分布、熱抵抗を計算できる。
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5週 |
〃(多層平板) |
多層平板の定常熱伝導について、熱流束、温度分布、熱抵抗を計算できる。
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6週 |
〃(円筒) |
円筒および多層円筒の定常熱伝導について、熱流束、温度分布、熱抵抗を計算できる。
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7週 |
ニュートンの冷却法則と熱伝達率、熱通過率 |
ニュートンの冷却法則および熱伝達率を説明できる。
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8週 |
中間試験 |
中間試験(第1週から第7週の範囲)
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4thQ |
9週 |
答案返却、解説、中間試験の復習。 対流熱伝達(流体の流れと熱伝達) |
第1週から第7週の範囲について、理解不足の事項を復習し理解する。 自然対流と強制対流、層流と乱流、温度境界層と速度境界層、局所熱伝達率と平均熱伝達率を説明できる。
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10週 |
強制対流熱伝達(平板に沿う流れ) |
平板に沿う流れについて、熱伝達関係式を用いることができる。
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11週 |
〃(円管内の流れ、円管群周りの流れ) |
円管内の流れ、円管群周りの流れなどについて、熱伝達関係式を用いることができる。
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12週 |
自然対流熱伝達 |
自然対流について、熱伝達関係式を用いることができる。
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13週 |
非定常熱伝導、拡大伝熱面 |
非定常熱伝導や拡大伝熱面について説明できる。
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14週 |
ふく射伝熱 |
黒体の定義を説明できる。プランクの法則、ステファン・ボルツマンの法則、ウィーンの変位則を説明できる。単色ふく射率および全ふく射率を説明できる。
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15週 |
期末試験 |
期末試験(第9週から第14週の範囲)
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16週 |
答案返却、解説、授業アンケート。 |
第9週から第14週の範囲について、理解不足の事項を復習し理解する。
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 熱流体 | 伝熱の基本形態を理解し、各形態における伝熱機構を説明できる。 | 4 | 後1,後8,後9 |
フーリエの法則および熱伝導率を説明できる。 | 4 | 後2,後3,後6,後8,後9 |
平板および多層平板の定常熱伝導について、熱流束、温度分布、熱抵抗を計算できる。 | 4 | 後2,後5,後6,後8,後9,後13 |
対流を伴う平板の定常熱伝導について、熱流束、温度分布、熱通過率を計算できる。 | 4 | 後8,後9,後13 |
ニュートンの冷却法則および熱伝達率を説明できる。 | 4 | 後7,後8,後9,後10,後11,後15,後16 |
自然対流と強制対流、層流と乱流、温度境界層と速度境界層、局所熱伝達率と平均熱伝達率を説明できる。 | 4 | 後9,後10,後11,後12,後15,後16 |
平板に沿う流れ、円管内の流れ、円管群周りの流れなどについて、熱伝達関係式を用いることができる。 | 4 | 後5,後9,後10,後11,後15,後16 |
黒体の定義を説明できる。 | 4 | 後10,後14,後15,後16 |
プランクの法則、ステファン・ボルツマンの法則、ウィーンの変位則を説明できる。 | 4 | 後14,後15,後16 |
単色ふく射率および全ふく射率を説明できる。 | 4 | 後10,後14,後15,後16 |
評価割合
| 中間試験 | 期末試験 | ポートフォリオ | 合計 |
総合評価割合 | 40 | 40 | 20 | 100 |
基礎的能力 | 20 | 20 | 10 | 50 |
専門的能力 | 20 | 20 | 10 | 50 |