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伝熱学 / Heat Transfer

単位数: 2. 担当教員: 小原 拓. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TMA-MEE324J. 開講言語: 日本語/Japanese.

主要授業科目/Essential Subjects

授業の目的・概要及び達成方法等

Google Classroomのクラスコードは i5cth6x です。2024年度は対面(機1)で授業を行いますが、資料の配布にClassroomを使います。

1. 目的 
機械工学、化学工学、電気・電子工学、環境工学等の工学分野において熱エネルギー機器設計の基礎となる、伝熱学の理解を目的とする。温度差を伴う熱エネルギーの移動現象を対象にして、形態の異なる各伝熱メカニズムの基礎式とその数理解法、工業機器への応用事例を、具体的な演習を含めて修得する。

2. 概要 
伝熱の基本三形態である熱伝導、対流、放射について、物理現象の定式化と解法、現象を支配する無次元数について学ぶ。さらに、加熱・冷却機器、空調機器、熱交換器など実用的な工学機器設計への応用手法について修得する。

3. 達成目標等 
伝熱学の基礎を理解し、工業、工学分野における熱エネルギー機器の最適設計のための学力を修得する。

授業の目的・概要及び達成方法等(E)

The class code of Google Classroom is i5cth6x. This Classroom is utilized to distribute the handout.

1. Objectives 
The purpose of this class is to provide students with an understanding of heat transfer science, which is the basis for the design of thermal energy equipment and devices in engineering fields such as mechanical engineering, chemical engineering, electrical and electronic engineering, and environmental engineering. Students will learn the basic equations of the heat transfer mechanisms driven by a temperature difference. They will also learn how to solve the equations mathematically and how to apply the equations to industrial equipment, including specific exercises.

2. Outline 
In this class, students will learn how to formulate and solve the physical phenomena of heat conduction, convection, and radiation, which are the three basic forms of heat transfer, as well as the dimensionless numbers that govern the phenomena. In addition, students will learn how to apply them to the design of practical engineering equipments such as heating and cooling equipment, air conditioning equipment, and heat exchangers.

3. Objectives 
To understand the fundamentals of heat transfer and to acquire the academic skills to optimize the design of thermal energy devices in industry and engineering.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

4セメスターまでに開講される「熱力学」と「流体力学 」の履修を前提としている。

他の授業科目との関連及び履修上の注意(E)

It is assumed that students have taken "Thermodynamics" and "Fluid Mechanics", which are offered by the fourth semester.

授業計画

1.はじめに-伝熱の基本概念
2.熱伝導1-フーリエの法則
3.熱伝導2-定常熱伝導
4.熱伝導3-非定常熱伝導
5.対流熱伝達1-対流現象の概要
6.対流熱伝達2-平板に沿う強制対流
7.対流熱伝達3-管内強制対流
8.対流熱伝達4-自然対流
9.相変化を伴う熱伝達1-沸騰
10.相変化を伴う熱伝達2-凝縮
11.放射伝熱1-放射の基本法則
12.放射伝熱2-放射による熱移動
13.熱交換器1-形態と原理
14.熱交換器2-性能
15.まとめ

授業計画(E)

1. Introduction - Basic concepts in heat transfer science
2. Heat conduction 1 - Fourier's law
3. Heat conduction 2 - Steady heat conduction
4. Heat conduction 3 - Transient heat conduction
5. Convection heat transfer 1 - Outline of thermal convection
6. Convection heat transfer 2 - Forced convection on a flat surface
7. Convection heat transfer 3 - Forced convection in a pipe
8. Convection heat transfer 4 - Natural convection
9. Phase change heat transfer 1 - Boiling
10. Phase change heat transfer 2 - Condensation
11. Radiation heat transfer 1 - Basic laws of radiation
12. Radiation heat transfer 2 - Thermal energy transfer due to radiation
13. Heat exchanger 1 - Form and principle
14. Heat exchanger 2 - Performance
15. Summary

授業時間外学習

講義のプリントを提供する予定である。

授業時間外学習(E)

A handout for the lecture will be provided.

成績評価方法及び基準

原則として定期試験をもとに評価する。演習、レポート、授業への参加状況も考慮して総合評価する。

成績評価方法及び基準(E)

In principle, evaluation will be based on regular examinations. Exercises, reports, and class participation will also be considered in the overall evaluation.

教科書および参考書

  • 伝熱工学, 日本機械学会 ISBN/ISSN: 4888981205

オフィスアワー

随時(事前にEメールで連絡すること)

オフィスアワー(E)

At any time (Please contact by e-mail in advance.)

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