到達目標
学習目的：機械技術者として必要と考えられる伝熱学全般（熱伝導，対流熱伝達，ふく射熱伝達）の基礎的な知識を修得する。
到達目標：
１． 熱伝導の基本法則に基づき，物体の温度，熱通過率，伝熱量を求めることができる。
２． 流れの状態に応じて適切な熱伝達関係式を選択し，熱伝達率よび伝熱量を求めることができる。
３． ふく射熱伝達の基本法則を理解し，ふく射熱交換に関する基礎的な問題を解くことができる。
ルーブリック
| 優 | 良 | 可 | 不可 |
| 評価項目1 | 温度や伝熱量に関する要求事項を満たすように，物体の厚さや物質を設定・選択することができる。 | 平板および円筒の定常一次元熱伝導問題を解き，物体の温度，熱通過率，伝熱量を求めることができる。 | 平板の定常一次元熱伝導問題を解き，平板内の温度分布と熱流束を求めることができる。 | 左記に達していない。 |
| 評価項目2 | 熱伝達関係式に基づき伝熱量を適切に評価できることに加え，局所量の式から平均量や積分量の式を導出することができる。 | 流れの状態に応じて適切な熱伝達関係式を選択し，熱伝達率および伝熱量を求めることができる。 | 無次元パラメータを正しく求め，流れの状態に応じた適切な熱伝達関係式を選択することができる。 | 左記に達していない。 |
| 評価項目3 | 閉空間系のふく射熱交換について，形態係数に関する関係式を列記できる。また，放射率について理解し，灰色面間のふく射熱交換について説明できる。 | 黒体面間のふく射熱交換について説明できる。また，形態係数の基本特性について説明できる。 | ステファン・ボルツマンの法則について説明できる。また，黒体面，灰色面，実在面の違いを説明できる。 | 左記に達していない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
※実務との関係：この科目は，企業で燃焼施設の排ガス測定や温泉水発電実証事業などに従事していた教員が，その経験を活かし，熱移動の基礎と工学的応用について講義形式で授業を行うものである。
一般・専門の別：専門
学習の分野：エネルギー・計測と制御
基礎となる学問分野：工学／機械工学／熱工学
学習教育目標との関連：本科目は総合理工学科学習教育目標「③基盤となる専門性の深化」に相当する科目である。
技術者教育プログラムとの関連：本科目が主体とする学習・教育到達目標は「（Ａ）技術に関する基礎知識の深化，Ａ－２：｢材料と構造｣，｢運動と振動｣，「エネルギーと流れ」，「情報と計測・制御」，「設計と生産・管理」，「機械とシステム」に関する専門技術分野の知識を修得し，説明できること」である。
授業の概要：熱力学が平衡状態にある系を扱うのに対して，伝熱工学では温度差の結果として物体間に生じるエネルギー伝達を扱う。熱エネルギー伝達の３つの形式である熱伝導，対流熱伝達，ふく射熱伝達の基礎を，実際の問題への応用も考慮して解説する。
授業の進め方・方法:
授業の方法：授業は板書を中心に進める．理論的な事項に加え，身近な現象や実際の機器への応用についても具体的に解説する．基本原理に対する理解を深め，基礎的な計算手法を身に付けるために，適宜，演習・レポートを課す。
成績評価方法：2回の定期試験の結果をそれぞれ同等に評価する（7０％）。試験には，自筆ノート・電卓等の持ち込みを許可する場合がある。演習・レポート（3０％）。成績が６０点未満の学生に対して，再試験を実施する場合がある。その場合，定期試験と再試験の平均点を試験分として成績を再評価する。ただし，再評価による成績の上限は６０点とする。なお，再試験の実施および受験資格は，該当者の学習態度を踏まえて判断する。
注意点:
履修上の注意：本科目は，学年の課程修了のために履修（欠課時間数が所定授業時間数の３分の１以下）が必須である。また，本科目は「授業時間外の学修を必要とする科目」である。当該授業時間と授業時間外の学修を合わせて，１単位あたり４５時間の学修が必要である。授業時間外の学修については，担当教員の指示に従うこと。
履修のアドバイス：広範囲にわたる理工学の基礎知識が必要となる。事前に行う準備学習として，微分積分，微分方程式，熱力学，流体工学の内容をよく復習しておくこと。
基礎科目：微分積分Ⅰ（２年），微分積分Ⅱ（３），力学Ⅲ（３），熱力学概論（３），熱力学（４），流体工学（４），機械システム工学実験（４）など
関連科目：エネルギー変換工学（５年）など
受講上のアドバイス：広範囲にわたる基礎知識が必要となるため，基礎・関連科目の内容も参考にしながら学習すること。２０分を越える遅刻・早退は１欠課，６５分を超える遅刻・早退は２欠課とする。
授業の属性・履修上の区分
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 |
ガイダンス，概要〔伝熱の３形態〕
熱伝導の基礎１〔フーリエの法則〕 |
・伝熱の３形態について説明できる。
・熱力学第二法則に基づき，熱移動の向きについて説明できる。
・フーリエの法則を説明できる。
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| 2週 |
熱伝導の基礎２〔熱伝導方程式と境界条件〕
定常熱伝導１〔平板の熱伝導〕
◎平板の熱伝導に関する課題 |
・熱伝導方程式と境界条件について説明できる。
・平板の熱伝導に関する基礎的な微分方程式を解くことができる。
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| 3週 |
定常熱伝導２〔熱通過率・熱抵抗〕
◎熱通過率に関する課題 |
・多層平板の熱通過率・熱抵抗に関する計算ができる。
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| 4週 |
フィンの伝熱１〔フィン内部の温度分布〕 |
・フィンの効果について説明できる。
・フィンの熱移動の特徴について説明できる。
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| 5週 |
フィンの伝熱２〔フィンからの放熱，フィン効率〕
◎フィンの伝熱に関する課題 |
・フィンからの放熱量とフィン効率について理解し，単純な形状のフィンに対してそれらの値を求めることができる。
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| 6週 |
熱交換器１〔隔壁式熱交換器の分類，伝熱量〕
◎熱交換器に関する課題 |
・隔壁式熱交換器を流れの向きにより分類できる。
・高温流体から低温流体への伝熱量を求めることができる。
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| 7週 |
熱交換器２〔対数平均温度差〕 |
・対数平均温度差の式を導出でき，具体的な状況に対してその数値を求めることができる。
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| 8週 |
前期中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
前期中間試験の返却と解答解説
対流熱伝達の基礎〔対流熱伝達の分類，熱伝達率〕
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・対流熱伝達の分類と熱伝達率について説明できる。
・層流と乱流の違いを説明できる。
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| 10週 |
強制対流熱伝達１〔境界層，水平に沿う流れの熱伝達〕
◎平板に沿う流れの熱伝達に関する課題 |
・境界層について説明できる。
・平板に沿う流れの熱伝達について，レイノルズ数と臨界レイノルズ数を理解し，流れの状態に応じた適切な熱伝達関係式を選択できる。
・局所熱伝達率の式から平均熱伝達率を導出できる。
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| 11週 |
強制対流熱伝達２〔管内および円柱まわりの強制対流熱伝達〕
◎円柱まわりの強制対流熱伝達に関する課題 |
・管内および円柱まわりの強制対流熱伝達について，レイノルズ数と臨界レイノルズ数を理解し，流れの状態に応じた適切な熱伝達関係式を選択できる。
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| 12週 |
自然対流熱伝達〔浮力，物体まわりの自然対流熱伝達〕
◎自然対流熱伝達に関する課題 |
・物体まわりの自然対流熱伝達について，流れの状態に応じた適切な熱伝達関係式を選択できる。
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| 13週 |
ふく射熱伝達１〔ふく射熱伝達のメカニズムと保存則，ふく射熱流束，黒体〕 |
・電磁波を波長に基づき分類できる
・ふく射熱伝達のメカニズムと保存則，黒体の性質について説明できる。
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| 14週 |
ふく射熱伝達２〔形態係数，実在面・灰色面〕
◎ふく射熱伝達に関する課題 |
・形態係数とその基本特性について説明できる。
・実在面と灰色面について説明できる。
・灰色面間のふく射熱交換について説明できる。
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| 15週 |
前期末試験 |
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| 16週 |
前期末試験の返却と解答解説 |
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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 | レイノルズ数と臨界レイノルズ数を理解し、流れの状態に適用できる。 | 4 | |
| 熱力学の第二法則を説明できる。 | 4 | |
評価割合
| 試験 | 課題 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 30 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 70 | 30 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |