伝熱学 / Heat Transfer  

  中田 俊彦  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

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Classroomで情報提供を行います。

クラスコード：bjxjucq

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【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ことを目的とする。

【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。

【達成方法】　

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。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of

the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

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Class code: bjxjucq

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1. Objectives

The purpose of this course is to provide students with an understanding of heat transfer science, which is the basis for the design of heat energy equipment in engineering fields such as mechanical engineering, chemical engineering, electrical and electronic engineering, and environmental engineering. The aim of this course is to provide students with an understanding of the basic equations of heat transfer mechanisms, their mathematical solutions, and their applications to industrial equipment, including specific exercises, for the phenomena of heat energy transfer with temperature differences.

2. Outline

In this course, students will learn the formulation and solution methods of the physical phenomena of heat conduction, convection and radiation, which are the three basic forms of heat transfer, and the non-dimensional numbers that govern the phenomena. In addition, students will learn how to apply these phenomena to the design of practical engineering equipment such as heating and cooling equipment, air conditioning equipment, and heat exchangers.

3. Methods of achievement　

To understand the fundamentals of heat transfer and to acquire the academic skills for the optimum design of heat energy equipment in industry and engineering.

  伝熱学 / Heat Transfer  

  小原 拓  

  工  

   

   

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。

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.

  数理流体力学 / Mathematical Fluid Dynamics  

  江原 真司, 橋爪 秀利  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

本講義ではGoogle Classroomを使用して講義情報を発信します（クラスコード： nwihw6n）。

１．目的

先進核分裂炉、核融合炉、粒子加速器などの量子エネルギーシステムにおける熱設計の基礎となる伝熱学・流体力学およびそれらの応用としての数値解析手法を学ぶことを目的とする。

２．概要

伝熱学については、伝熱の基本形態である伝導・対流について、物理現象の定式化と解法を交えて学ぶ。流体力学については、理想流体の複素解析、粘性流体の運動・境界層について学ぶ。また、両者に共通する次元解析および現象を支配する無次元数について学ぶ。また、テンソル解析の基礎を理解し、粘性による応力とひずみ速度の関係を学び、ナビアストークスの式を導出する。

３．到達目標

伝熱学の基礎を理解すること、および支配方程式の導出過程・取扱いを習熟すること

流体力学の基礎方程式の数理的な取扱いを習熟し、粘性流体の流動現象の特徴とその数学的な記述を理解すること

次元解析による無次元相関式の導出法を理解すること

テンソル解析の基礎を理解し、ナビアストークスの方程式の各項の意味を理解すること

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of

the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

In this class, lecture information will be sent via Google Classroom (class code: nwihw6n).

1. Objectives

The purpose of this class is to provide students with an understanding of heat transfer science and fluid dynamics, which are the basis of the design of thermal engineering system such as advanced nuclear fission reactors, nuclear fusion reactors and particle accelerators, and of numerical analysis method as their applications.

2. Outline

In this class, students will learn how to formulate and solve the physical phenomena of heat conduction, convection, which are the basic mechanism of heat transfer, as regards heat transfer science. Regarding fluid mechanics, students will learn complex analysis of ideal fluid and motion of viscous fluid including boundary layer, as well as dimensionless numbers that govern the phenomena. In addition, students will understand the basics of tensor analysis, learn the relationship between viscous stress and strain rate, and derive the Navier-Stokes equation.

3. Goal

To understand the fundamentals of heat transfer and to acquire the academic skills to derive and handle the governing equations.

To understand mathematical aspects of basic equations in fluid mechanics, and characteristic features and mathematical expressions of viscous fluid motions.

To understand the way to derive relationships among dimensionless numbers through the dimension analysis

To understand the basics of tensor analysis and understand the meaning of each term in the Navier-Stokes equation.

  伝熱・流体の力学 / Heat Transfer and Mechanics of Fluid  

  及川 勝成  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的

もの作りの基本は材料に熱や力を加えて形や特性を制御することであり，材料内部の温度場や加えられた力と変形・流動の関係を知ることが重要である．本講では，工学全般に現れる伝熱現象およびその数学的取り扱いについて学ぶ．また，流体の運動について，工学的に有用な数学モデルを紹介し，対流問題などに対する応用について学ぶ．

２．概要

工学問題に現れる伝熱現象をマクロな立場からモデル化する手法ならびに基礎方程式の導出方法を学び，伝熱現象を定性的ならびに定量的に評価するための厳密解ならびに近似解法について，具体的な工学問題を例に解説する．また，対流熱伝達との関連を中心に，流体力学の基礎についても講義する．

３．達成目標等　　（この授業を通して以下の能力を修得することを目標とする）

・ 本学科の学習・教育目標のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｋに関する能力を含めて修得する．

・ 伝熱現象ならびにマクロな立場からの伝熱現象のモデル化手法を理解する．

・ 流体力学の基礎について理解する．

・ 伝熱・流れの問題に対する厳密解および近似解法について理解し応用できる能力を養う．

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of

the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

1. Objective

The basis of manufacturing is to control the shape and characteristics by applying heat and force to the row material, and it is important to know the temperature field inside the material and the relationship between the applied force and deformation / flow.

In this course, we focus on heat transfer phenomena appearing in engineering and their mathematical process. In addition, we introduce some mathematical models of fluid motion such as convection problems.

2. Outiline

Learn how to model heat transfer phenomena appearing in engineering problems from a macroscopic aspects and how to derive basic equations. Exact solutions and approximate solutions for qualitatively and quantitatively evaluating heat transfer phenomena in engineering are expound. In addition, learn the basics of fluid mechanics, focusing on convective heat transfer.

3. Outcomes

Understand heat transfer phenomena and modeling methods of heat transfer phenomena from a macroscopic aspect.

Understand the basics of fluid mechanics.

Develop the ability to understand and apply exact and approximate solutions to heat transfer and flow problems.

This course includes the our program outcomes of A, B, C, K

  エネルギー工学 / Energy Technology  

  青木 秀之  

  工  

   

   

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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的

「移動現象論」に引き続き、熱機器や反応器を設計する際に必要となるエネルギー工学の基礎および物質移動の基礎知識を修得する。「移動現象論」と「エネルギー工学」のセットで移動論が完結する。

２．概要

工業プロセス内では流体あるいは固体の流れがあり、加熱・冷却される場合が数多い。熱と物質移動の解析によりプロセス設計・操作の最適化を図ることは化学工学の基礎でもある。本授業により熱や物質を扱う機器の原理およびその効率化向上策などを学ぶ。

３．達成目標等

この授業では、主に以下のような能力を修得することを目標とする。

・化学工業プロセスを高効率で操作するために、熱や物質移動現象を理解し解析できる。

・熱伝導方程式の誘導と定常・非定常解の解析ができる。

・熱機器の原理を理解し、簡単な設計法を展開できる。

・物質移動現象の原理を理解し、その解析ができる。

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https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

1. Objective

Following the course, Transport Phenomena, students learn basic heat and mass transfer which are required to design the thermal equipment and reactor. The set of "Transport Phenomena" and this "Energy Engineering" complete the "Rate Processes".

2. Summary

 Solid and fluid flow is generally used in industrial process with heating and cooling. To optimize the process design and its operation, analysis of heat and mass transfer is required. This course provides students with principle of equipment related with energy and mass transfer, and improvement of the equipment.

3. Target

Targets of this course are:

1) Students understand the phenomena of heat and mass transfer for effective operation of chemical industrial plant.

2) Students can derive heat conduction equation from Fourier's law, and calculate steady and unsteady heat conduction.

3) Students understand the principle of thermal equipment and can conduct basic designing of the equipment.

4) Students understand the principle of mass transfer behavior and calculate mass transport phenomena.

  化学・バイオ工学演習Ｃ / Exercises C  

  高橋 厚  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的

化学工学に関連する講義で得られた知識をもとに、化学装置とプロセスの設計・運転に必要な事項を習得する。

２．概要

流動・伝熱・移動現象・相平衡・反応工学・プロセス制御・プロセス設計と、蒸留・熱交換・抽出・吸着・吸収・反応・乾燥・分離・撹拌について具体的な例を用いて基礎的な演習を行う。

３．達成目標等

この演習では、主に以下のような能力を習得することを目標とする。

 ・化学工学の基礎的なモデル化手法を理解し、モデル化と定量的な解析ができる。

 ・各種の化学装置とプロセスについて理解し、それぞれの基礎的な設計ができる。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of

the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

1. Objective

Students learn topics required for design and operation of chemical equipment and processes based on the knowledge obtained from the lectures related to chemical engineering.

2. Outline

Students do fundamental practices for fluid flow, heat transfer, transport phenomena, phase change, reaction engineering, and process control and design as well as distillation, heat exchanger, extraction, absorption, reaction, drying, separation and stirring by using the specific examples.

3. Goal

The goal of this practice is to mainly acquire the following skills:

- To understand the fundamental modeling methodology of chemical engineering and to perform modeling and quantitative analysis.

- To understand the various chemical equipment and processes and to do their basic design.

  建築熱・空気環境 / Building Thermal Environment and Indoor Air Quality  

  後藤 伴延  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的：熱的・空気的に良好な室内環境を，夏冬を通じて形成・維持するための基礎知識の修得を目的とする。

２．概要：室内の熱環境・空気環境を計画するための基礎となる建物の換気，熱特性，湿気・結露の理論および計算法，健康・快適性の観点から要求される環境条件，それを実現するための建築・設備的手法，実現された環境を評価するための方法について講義する。また，問題演習によって理解を深める。

３．達成目標等：室内に良好な熱的・空気的な環境を形成し維持するための基礎知識の修得。

Microsoft TeamsかGoogle Meetを使用。接続先URLはGoogle Classroomで通知。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of

the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

1. Objective: To acquire fundamental knowledge of building envelop and HVAC for providing good indoor climate and air quality

2. Outline: This course comprises lectures and exercises regarding theories and calculating methods of ventilation and heat/moisture transfer, indoor environment requirements for occupants' comfort and health, building and HVAC design technique to satisfy the requirements, and evaluation technique of existing indoor environment.

Microsoft Teams or Google Meet will be used. The URL will be notified by Google Classroom.

  原子炉工学 / Nuclear Reactor Engineering  

  橋爪 秀利, 江原 真司  

  工  

   

   

原子炉の設計に関する熱流動解析、構造解析を理解することを目的とする。

講義においては、基礎的な内容をまとめた資料を用い、例題として国家試験（原子炉主任技術者）に採用された問題の解説を通して理解を深める。

クラスコード　：　 sciukf4

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

The purpose is to understand the thermal flow analysis and structural analysis related to the design of nuclear reactors.

In the lecture, we will use materials that summarize the basic contents and deepen understanding through explanations of the problems adopted by the national examination (chief engineer of reactors) as an example.

Class code : sciukf4

  建築数理基礎論Ⅱ / Theoretical Basis of Mathematics and Dynamics in Building Engineering II  

  後藤 伴延, 石田 泰之  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html

（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。

目的：都市・建築分野における熱・空気環境のシミュレーションに用いられる基本的な手法を習得する。

概要：応答係数法による動的熱負荷計算，熱回路網計算，有限体積法による伝熱解析の3つについて講義する。有限体積法は流体解析の解法としても利用可能である。

Microsoft TeamsかGoogle Meetを使用。接続先URLはGoogle Classroomで通知。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

Objective: To learn some fundamental techniques on heat and mass transfer simulations in architectural field

Outline: This course comprises lectures on dynamic heat load simulation, thermal network simulation, and heat transfer analysis by finite volume method. The finite volume method can also be applied for fluid analysis.

Microsoft Teams or Google Meet will be used. The URL will be notified by Google Classroom.

  地球惑星物質科学特論Ⅲ / Introduction to Thermophysical Properties of Planetary Materials  

  中村 智樹, 理学部非常勤講師  

  理  

  通年集中  

  通年集中 その他 連講  

天体の温度や惑星探査機の熱設計などに関する実際の事例に沿いながら、固体物質の内部および物質間の伝熱を物理的に理解する。これにより惑星物質科学の重要パラメータである熱特性や温度、熱史の考え方を養う。

Students will gain an understanding of physics of heat transfer within and between solid materials, following case examples of the temperature of celestial bodies, the thermal design of planetary probes, etc. This will help students to develop the concept of thermal properties, temperature, and thermal history, which are important parameters in planetary materials science.