科目ナンバー

SS-FT3-4A19

履修条件・関連科目等

　この科目を履修するにあたっては、工業熱力学および流体力学Ⅰを履修すること。

授業で使用する言語

日本語

授業で使用する言語（その他の言語）

授業の概要

伝熱工学は、熱交換器、冷却・加熱機器、エネルギーシステムの設計・評価に不可欠な、機械系分野の基礎科目である。本科目では、伝熱の三形態（熱伝導・対流熱伝達・熱ふく射）および相変化伝熱を体系的に学ぶ。熱伝導方程式と境界条件、定常・非定常熱伝導、対流の基礎方程式と境界層、強制・自然対流の整理式を扱う。さらに、熱ふく射輸送および沸騰・凝縮を取り上げ、具体例を通して熱機器への応用に必要な基礎的解析能力を養う。

科目目的

機械系の熱・エネルギー関連の必須科目として、伝熱の三形態（熱伝導・対流熱伝達・熱ふく射）および相変化伝熱の基礎を修得し、熱交換器や各種熱機器の設計・性能評価に必要な熱移動現象の理解と、熱移動量の評価・解析の基本手法を身に付けることを目的とする。

到達目標

本科目を修了した学生は、以下を達成できる。
1. 伝熱の三形態（熱伝導・対流熱伝達・熱ふく射）および相変化伝熱の基本概念を説明できる。
2. 熱伝導方程式と境界条件を理解し、定常一次元熱伝導（平板・円筒・球、多層、フィン）における温度分布と熱流束を基礎的に求められる。
3. 非定常熱伝導（集中定数系等）の代表的手法を用いて温度の時間変化を評価できる。
4. 境界層近似と無次元数の意味を説明し、強制対流（平行平板・円管）および自然対流の熱伝達を代表的整理式で評価できる。
5. 黒体放射、放射率、形態係数の概念を理解し、面間および媒質中の熱ふく射輸送を基礎的に扱える。
6. 沸騰・凝縮の基礎と沸騰曲線を説明し、伝熱整理式を用いて相変化伝熱を評価できる。

授業計画と内容

第1回：熱交換器、加熱冷却問題、伝熱の三形態、伝熱の基本法則（フーリエの法則等）
第2回：フーリエの法則、熱伝導率（気体・固体・液体）、熱伝導方程式と境界条件
第3回：平板および多層板の定常一次元熱伝導、熱通過率、総括熱抵抗
第4回：円筒および球の定常一次元熱伝導、拡大伝熱面（フィン）
第5回：非定常熱伝導（集中定数系、代表的解析）、数値解析演習
第6回：対流熱伝達の基礎方程式（連続の式、ナビエ–ストークス式、エネルギー式）
第7回：境界層近似、ヌセルト数、無次元数
第8回：強制対流（平行平板流路・円管）、管摩擦係数とヌセルト数、熱交換器
第9回：自然対流（垂直平板・密閉空間内）、数値解析演習
第10回：熱ふく射の起源と放射機構、プランクの法則と黒体放射、キルヒホッフの法則
第11回：ふく射強度・熱流束、形態係数、黒体面間のふく射輸送、灰色面間のふく射輸送
第12回：媒質中のふく射輸送、ふく射輸送方程式、波長選択吸収特性、数値解析演習
第13回：相変化と伝熱（沸騰・凝縮）、沸騰曲線、伝熱整理式、熱機器への応用
第14回：到達度評価
但し、上記順番が講義の進行状況によっては入れ替わることもあります。

授業時間外の学修の内容

指定したテキストやレジュメを事前に読み込むこと／授業終了後の課題提出

授業時間外の学修の内容（その他の内容等）

事前に指示された講義内容について、指定教科書『JSMEテキストシリーズ 伝熱工学』の該当箇所を用いて1～2時間程度の予習を行うこと。講義終了後は、講義で使用したPowerPointスライドおよび配布資料を基に1～2時間程度の復習を行い、理解の定着を図ること。

授業時間外の学修に必要な時間数／週

・毎週１回の授業が半期（前期または後期）または通年で完結するもの。１週間あたり４時間の学修を基本とします。
・毎週２回の授業が半期（前期または後期）で完結するもの。１週間あたり８時間の学修を基本とします。

成績評価の方法・基準

成績評価の方法・基準（備考）

説明した内容についての復習と次回講義の予習を十分に行うこと。最終講義で到達度評価を行い60点以上の点数を合格とする。

課題や試験のフィードバック方法

その他

課題や試験のフィードバック方法（その他の内容等）

試験・課題の結果に関する質問には、授業後等に個別に対応し、必要に応じて解説を行う。

アクティブ・ラーニングの実施内容

反転授業（教室の中で行う授業学習と課題などの授業外学習を入れ替えた学習形式）／グループワーク

アクティブ・ラーニングの実施内容（その他の内容等）

授業におけるICTの活用方法

その他

授業におけるICTの活用方法（その他の内容等）

授業中に、Googleフォームによるアンケート機能を用いて、学生の解答状況を把握しながら授業を進めていく。

実務経験のある教員による授業

いいえ

【実務経験有の場合】実務経験の内容

【実務経験有の場合】実務経験に関連する授業内容

テキスト・参考文献等

教科書：日本機械学会（編），『JSMEテキストシリーズ 伝熱工学』

その他特記事項

参考URL