到達目標
1.ステファンボルツマンの法則を理解し,放射伝熱の計算ができる.
2.相変化伝熱の熱伝達率の計算方法について理解する.
3.熱交換器の設計に必要な熱交換量,修正係数を理解し,簡単な熱交換器の設計ができる.
ルーブリック
| 優れた到達レベルの
目安 | 良好な到達レベルの
目安 | 最低限の到達レベルの
目安 | 未到達レベルの
目安 |
放射伝熱 | プランクの法則,黒体の定義を説明でき,ステファンボルツマンの法則に基づいた解析ができる. | 黒体の定義を説明でき,ステファンボルツマンの法則に基づいて熱輸送量を計算できる. | ステファンボルツマンの法則を用いた計算ができる. | ステファンボルツマンの法則を用いた計算ができない. |
相変化伝熱 | 沸騰曲線を説明でき,膜状凝縮の熱伝達率,沸騰熱伝達の実験式を利用した計算ができる. | 沸騰曲線を説明でき,膜状凝縮の熱伝達率,沸騰熱伝達の実験式を利用したいずれかの計算ができる. | 沸騰曲線を説明できる. | 沸騰曲線が説明できない. |
熱交換器 | 修正係数を用いた熱交換器の設計ができる. | 向流型,並流型の熱交換器の設計ができる. | 熱交換器の熱交換量の計算ができる. | 熱交換器の熱交換量の計算ができない. |
学科の到達目標項目との関係
JABEE (C)
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教育目標 (E)④
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教育方法等
概要:
エネルギーの保存則と熱エネルギーの輸送,さらにはエネルギーの利用システムに関する基礎を学ぶことを目的とする.なかでも熱輸送の基礎理論の修得を目指し,熱伝導,熱伝達,放射伝熱の伝熱三形態を中心として講義を展開する.
授業の進め方・方法:
この授業では,式の導出や問題の解答は積極的に学生に取り組んでもらう.その導出の中でポイントとなる伝熱の知識を示していく.内容は熱の伝わりを考えることであるが,目に見えないためイメージしづらい側面がある.そこで身近な熱現象を紹介しつつ,イメージできるように工夫したい.
注意点:
エネルギー保存則と熱エネルギーの輸送やエネルギー利用の基礎を学ぶ科目になります.機械設計では熱管理の技術は必要不可欠であり,技術者にとって最も重要な知識になります.熱輸送の基礎理論を習得することを目標に,熱伝導,熱伝達,放射伝熱の伝熱三形態を中心に展開します.熱力学と水力学,流体力学の知識が必要になるため,しっかりと復習しておいてください.
近年,エネルギーに関する問題が様々取り上げられており,太陽光発電や燃料電池などのクリーンエネルギーが注目されています.しかし,発電所が完全になくなることは現実的ではなく,引き続き利用されることが想定されます.本講義では発電に用いられる熱交換器の設計手法はもちろん,家屋の断熱技術などを学ぶことができます.身近な熱現象と講義の内容をリンクさせ,熱管理の知識を習得してください.
学期内に成績を再評価する場合がある。
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 |
2ndQ |
9週 |
放射伝熱の概念と基本法則 |
放射伝熱,ステファンボルツマンの法則について理解する.
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10週 |
放射伝熱の計算法 |
形態係数について理解する.
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11週 |
放射伝熱の計算法 |
放射熱交換について理解する.
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12週 |
相変化伝熱 |
試験問題の解説を行う. 過冷度,過熱度の意味を理解する. 核沸騰,膜沸騰,実験整理式を理解する.
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13週 |
相変化伝熱 |
ヌセルトの凝縮理論について理解する. 膜状凝縮,滴状凝縮の違いを理解する.
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14週 |
熱交換器における伝熱 |
熱交換器の設計に必要な伝熱量の計算について理解する.
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15週 |
熱交換器の設計法 |
熱交換器の設計手順,伝熱量の計算について理解する.
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16週 |
期末試験 総括 |
試験を行う. 試験問題の返却・解説を行う. この授業について総括する.
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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 | 層流と乱流の違いを説明できる。 | 4 | |
境界層、はく離、後流など、流れの中に置かれた物体の周りで生じる現象を説明できる。 | 4 | |
評価割合
| 試験 | 小テスト | レポート | 合計 |
総合評価割合 | 50 | 20 | 30 | 100 |
知識の基本的な理解 | 30 | 20 | 20 | 70 |
思考・推論・創造への適用力 | 20 | 0 | 10 | 30 |