概要:
省エネルギー及び省資源の観点から、各種熱機器に使用されている高性能熱交換器の設計を行うには、熱移動と流れに関連した知識が必要となる。本講座では、これらの設計を行なうために必要な基礎知識を得るとともに、応用計算力を養う。
授業の進め方・方法:
熱力学の知識があることが望ましい。
演習問題の計算には微分積分学を用いるので、十分に自己学習して理解しておくこと。自己学習に関するレポートを課す。
注意点:
参考資料：一色尚次ほか共著「伝熱工学」（森北出版）、甲藤好郎著「伝熱概論」（養賢堂）、西川兼康ほか共著「伝熱学」（理工学社）、相原利雄著「機械工学選書 伝熱工学」（裳華房）、平田哲夫ほか共著「例題でわかる伝熱工学」（森北出版）、中山顕ほか共著 「熱流体力学-基礎から数値シュミレーションまで-」（共立出版）
成績の評価方法について：最終評価点は、前期中間試験結果（40％）、前期末試験結果（40％）、課題レポート成績（20％）により評価する。
評価基準について：学年成績60点以上を合格とする。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
１．熱移動に関する支配法則 |
熱伝導に関するフーリエの法則、熱伝達に関するニュートンの冷却の法則、熱放射に関するプランクの法則、ステファン・ボルツマンの法則について理解し、基本的計算ができるようにする。
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| 2週 |
１．熱移動に関する支配法則 |
熱伝導に関するフーリエの法則、熱伝達に関するニュートンの冷却の法則、熱放射に関するプランクの法則、ステファン・ボルツマンの法則について理解し、基本的計算ができるようにする。
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| 3週 |
１．熱移動に関する支配法則 |
熱伝導に関するフーリエの法則、熱伝達に関するニュートンの冷却の法則、熱放射に関するプランクの法則、ステファン・ボルツマンの法則について理解し、基本的計算ができるようにする。
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| 4週 |
１．熱移動に関する支配法則 |
熱伝導に関するフーリエの法則、熱伝達に関するニュートンの冷却の法則、熱放射に関するプランクの法則、ステファン・ボルツマンの法則について理解し、基本的計算ができるようにする。
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| 5週 |
２．対流熱伝達の基本事項及び境界層方程式 |
対流熱伝達の計算に必要な無次元数、局所熱伝達率、平均熱伝達率、境界層方程式を理解する。
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| 6週 |
２．対流熱伝達の基本事項及び境界層方程式 |
対流熱伝達の計算に必要な無次元数、局所熱伝達率、平均熱伝達率、境界層方程式を理解する。
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| 7週 |
２．対流熱伝達の基本事項及び境界層方程式 |
対流熱伝達の計算に必要な無次元数、局所熱伝達率、平均熱伝達率、境界層方程式を理解する。
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| 8週 |
２．対流熱伝達の基本事項及び境界層方程式 |
対流熱伝達の計算に必要な無次元数、局所熱伝達率、平均熱伝達率、境界層方程式を理解する。
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| 2ndQ |
| 9週 |
前期中間試験 |
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| 10週 |
３．強制対流熱伝達 |
プロフィル法に必要な積分方程式、速度分布及び温度分布の解法を理解し、応用計算ができるようにする。
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| 11週 |
３．強制対流熱伝達 |
プロフィル法に必要な積分方程式、速度分布及び温度分布の解法を理解し、応用計算ができるようにする。
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| 12週 |
３．強制対流熱伝達 |
プロフィル法に必要な積分方程式、速度分布及び温度分布の解法を理解し、応用計算ができるようにする。
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| 13週 |
４．対流熱伝達の実験式 |
対流熱伝達に関する各種実験式を理解し、応用計算ができるようにする。
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| 14週 |
４．対流熱伝達の実験式 |
対流熱伝達に関する各種実験式を理解し、応用計算ができるようにする。
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| 15週 |
４．対流熱伝達の実験式 |
対流熱伝達に関する各種実験式を理解し、応用計算ができるようにする。
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| 16週 |
前期末試験 |
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| 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。 | 5 | 前1,前2,前3,前4 |
| フーリエの法則および熱伝導率を説明できる。 | 5 | 前1,前2,前3,前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。 | 5 | 前1,前2,前3,前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。 | 5 | 前1,前2,前3,前4 |
| ニュートンの冷却法則および熱伝達率を説明できる。 | 5 | 前1,前2,前3,前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。 | 5 | 前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14,前15 |
| 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。 | 5 | 前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14,前15 |
| 黒体の定義を説明できる。 | 5 | 前1,前2,前3,前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。 | 5 | 前1,前2,前3,前4 |
| 単色ふく射率および全ふく射率を説明できる。 | 5 | 前1,前2,前3,前4 |