到達目標
第2クオーター開講
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．
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 |
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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| 2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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| 3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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| 4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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| 5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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| 6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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| 7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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| 8週 |
期末試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
総括 |
試験問題の解説を行う．
この授業について総括する．
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| 10週 |
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| 11週 |
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| 12週 |
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| 13週 |
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| 14週 |
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| 15週 |
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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 | |
| 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
| 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 | 40 | 10 | 20 | 70 |
| 思考・推論・創造への適用力 | 10 | 10 | 10 | 30 |