シラバス詳細

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科目コード
学年
開講期間
開始時限
修了時限
大学
科目名
単位数
曜日
募集時期

伝熱工学

開設大学 豊田工業大学
科目コード 293104
担当教員 高野 孝義 特任准教授
学年配当 3年
単位数 2単位
曜日 火曜日
開講期間 前期
開講時間割1 3限 13:00 ~ 14:30
教室 未定
履修条件 なし
募集定員 5
募集時期 4月
開講期間 4/6~7/21
講義概要 【授業の目的・方針】
熱力学では平衡系の状態変化に必要な熱エネルギーの大きさを考えるのに対し、「伝熱工学」では熱エネルギーの移動の時間による変化や熱移動を支配する温度の分布を考える。熱移動現象は、身近な日常生活から、工学的には発電所や空調システム、自動車、電子機器の設計をはじめとする非常に広い分野に関係しており、今日、伝熱工学が果たす役割はますます重要になっている。この講義では、熱移動の基本的な形態やそれらを支配する法則等を理解し、温度や熱物性値などの条件に応じて形成される温度場や伝達される熱量の大きさを定量的に解析する方法について学ぶ。授業内容は、熱伝導、対流熱伝達、熱ふく射、および沸騰・凝縮熱伝達からなる。本授業では、熱移動現象の理解と応用に有効な、身近で具体的なテーマを取り上げていくこととする。
【授業計画】
1. 熱伝導(1):フーリエの法則、固体・液体・気体の熱伝導率、熱伝導方程式、第1種・第2種・第3種境界条件、熱伝導方程式の無次元化
2. 熱伝導(2):平板の定常熱伝導、熱抵抗と熱通過率、多層平板、接触熱抵抗、内部発熱を伴う熱伝導
3. 熱伝導(3):円筒および多層円筒の定常熱伝導、球・球殻・多層球殻の定常熱伝導、フィン付き伝熱面(拡大伝熱面)
4. 熱伝導(4):非定常熱伝導、ビオ数と集中熱容量モデル、半無限固体内の過渡熱伝導
5. 熱伝導(5):熱伝導の数値解法、熱伝導方程式の差分表示、定常および過渡熱伝導問題の数値解
6. 第1回小テスト:『熱伝導』に関する小テスト
対流熱伝達(1):熱伝達率と境界層、対流熱伝達の基礎方程式、非圧縮性流体に対する基礎方程式、境界層近似と無次元数
7. 対流熱伝達(2):平行平板間および円管内流れの層流強制対流熱伝達、水平平板からの層流強制対流熱伝達
8. 対流熱伝達(3):乱流対流熱伝達、円管内乱流強制対流熱伝達、平板からの乱流強制対流熱伝達、強制対流熱伝達の相関式
9. 対流熱伝達(4):自然対流熱伝達、基礎方程式とグラスホフ数、垂直平板からの層流および乱流自然対流熱伝達
10. ふく射伝熱(1):ふく射伝熱のメカニズム、黒体放射とプランクの法則、ステファン・ボルツマンの法則、放射率とキルヒホッフの法則、黒体と灰色体、実在面のふく射特性
11. ふく射伝熱(2):ふく射熱流束、ふく射強度、形態係数、閉空間系におけるふく射伝熱
12. 第2回小テスト:『対流熱伝達』に関する小テスト
相変化を伴う伝熱(1):相変化と伝熱、過熱度と過冷度、プール沸騰、沸騰様式と沸騰特性曲線、核沸騰
13. 相変化を伴う伝熱(2):限界熱流束、膜沸騰、流動沸騰伝熱と流動様式、凝縮の分類とメカニズム、層流膜状凝縮、水平円管表面の膜状凝縮、滴状凝縮
14. 伝熱の応用-熱交換器(1):熱交換器の形式、熱通過率、熱交換器の熱解析、対数平均温度差
15. 伝熱の応用-熱交換器(2):温度効率と伝熱単位数(NTU)、実際の熱交換器とその特徴、熱交換器の設計
16.定期試験
テキスト・参考文献 【教科書】
日本機械学会編「伝熱工学」(日本機械学会)2005 ISBN4-88898-120-5
【参考書】
Y.A.Cengel, Heat and Mass Transfer (SI Units): A Practical Approach, 3rd ed.”, McGraw-Hill, 2006, ISBN007125739X
試験・評価方法 定期試験60%、小テスト30%、宿題10%
別途必要な経費 なし
その他特記事項 ・第1回の授業に臨むにあたり、教科書第1章1.3節と1.4節(pp.5-11)を参考にして、伝導伝熱、対流熱伝達、ふく射伝熱の意味を理解しておくこと。
・授業計画に示された教科書の範囲を予習したうえで毎回の授業に出席すること。
・第6回目と第12回目授業内の一部の時間を利用して計2回の小テストを実施する。
・授業内容に密接に関連する演習問題を宿題として課す。次回の授業開始前までに
 レポートとして提出すること。
科目名(英語) Introduction to Heat Transfer

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