到達目標
(1) 伝熱の基本形態を説明できる
(2) フーリエの法則を理解し，熱伝導について説明できる
(3) 対流熱伝達におけるヌセルト数を求め，熱伝達現象について説明できる
(4) 黒体および放射熱伝達について説明できる
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 |
| 熱伝導 | フーリエの法則や熱通過の知識を応用して，熱伝導問題の計算を行い，熱伝導の促進について説明できる． | フーリエの法則や熱通過の知識を用いて，熱伝導問題の計算を行うことができる． | フーリエの法則や熱通過の知識を用いて，熱伝導問題の計算を行うことができない． |
| 熱伝達 | ニュートンの冷却法則や熱伝達の知識を応用して，対流熱伝達問題の計算を行い，熱伝達の促進について説明できる． | ニュートンの冷却法則や熱伝達の知識を用いて，対流熱伝達問題の計算を行うことができる． | ニュートンの冷却法則や熱伝達の知識を用いて，対流熱伝達問題の計算を行うことができない． |
| 放射 | 黒体やステファン・ボルツマンの法則を応用して，放射熱伝達問題の計算を行い，放射熱伝達の促進について説明できる． | 黒体やステファン・ボルツマンの法則を用いて，放射熱伝達問題の計算を行うことができる． | 黒体やステファン・ボルツマンの法則を用いて，放射熱伝達問題の計算を行うことができない． |
| 沸騰 | 沸騰曲線を理解し，沸騰のメカニズムから，沸騰による熱伝達の促進について説明できる． | 沸騰曲線を理解し，沸騰による熱伝達を説明できる． | 沸騰曲線，沸騰による熱伝達を説明できない． |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 RB2
説明
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JABEE JB3
説明
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教育方法等
概要:
平衡状態を扱う熱力学に対し，伝熱工学では時間的変化を考えた非平衡状態に拡張して熱現象を扱う．フーリエの法則，熱伝導，熱伝達，沸騰熱伝達など，様々な熱の伝わりについて考え，熱の移動量と方向，および対流や相変化による伝熱促進のしくみを習得し，必要とされる伝熱特性を考慮したものづくりを意識できることを目標とする．
授業の進め方・方法:
講義は教科書に従って行い，主な学習内容は，(i) 熱伝導方程式の導出と計算，(ii) 熱伝導問題の数値解析，(iii) 対流熱伝達におけるヌセルト数の計算，および (iv) 放射熱伝達である．講義では演習問題を織り交ぜ，理解を深めるながら進める．
注意点:
学習・教育目標：本科（準学士課程）：RB2(◎) ，環境生産システム工学プログラム：JB3(◎)
関連科目：熱力学（本科４年），熱機関（本科5年），エネルギー変換工学（専攻科１年）
評価方法：中間確認を45%，期末試験を45%，課題を10%として評価する．ただし，合格点に満たない場合は，追加課題による加点，および追試験による10点までの加点を行うことがある．
評価基準：学年成績60点以上を合格とする．
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
授業概要の説明，伝熱工学について |
伝熱工学の概要を説明できる
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| 2週 |
伝熱の基本３形態 |
伝熱の基本３形態を説明できる
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| 3週 |
定常熱伝導について，熱伝導の基礎式，一次元の熱伝導 |
定常熱伝導の基礎式を説明できる
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| 4週 |
一次元の熱伝導の具体的な計算 |
定常一次元熱伝導問題の計算ができる
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| 5週 |
熱通過率と熱抵抗 |
熱通過の計算ができる
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| 6週 |
定常熱伝導問題の数値解析 |
定常熱伝導問題の数値解析ができる
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| 7週 |
非定常熱伝導問題 |
非定常熱伝導の基礎式を説明できる
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| 8週 |
中間確認 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
試験の返却と解説，熱伝達について，熱伝達の基礎方程式，非圧縮性流体の二次元対流熱伝達 |
非圧縮性流体の二次元対流熱伝達を説明できる
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| 10週 |
流れの性質，無次元量，ヌセルト数の関係式，強制対流熱伝達率の具体例 |
平板に沿った強制対流の熱伝達率の求め方を説明できる
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| 11週 |
自然対流熱伝達，垂直平板の自然対流熱伝達，グラスホフ数Grの導入 |
自然対流熱伝達の熱伝達率を求めることができる
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| 12週 |
放射熱伝達について，黒体および黒体からの放射，ウィーンの変位則 |
黒体および黒体からの放射を説明できる
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| 13週 |
黒体間の放射熱伝達，放射率 |
黒体間の放射熱伝達および放射率を説明できる
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| 14週 |
相変化を伴う熱伝達について．沸騰を伴う熱伝達 |
沸騰を伴う熱伝達を説明できる
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| 15週 |
まとめ |
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| 16週 |
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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 | 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 | |
| フーリエの法則および熱伝導率を説明できる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| ニュートンの冷却法則および熱伝達率を説明できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 黒体の定義を説明できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 単色ふく射率および全ふく射率を説明できる。 | 4 | |
評価割合
| 中間確認 | 期末試験 | 課題 | 合計 |
| 総合評価割合 | 45 | 45 | 10 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 45 | 45 | 10 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |