科目名 科目コード 熱工学 5M06 Thermal Engineering 学年 単位数 5M 必修 2 単位種別 開講期間 学修 前・後期 時間 前 100 分／週 後 授業概要 回数 100 分／週 30 回 60 時間 担当者 伝熱工学の基本法則や基礎理論を学び、これらの知識を 基にして熱通過や熱交換器に関する諸問題を考え、最後 に蒸気原動機とガスタービン、及びこれの複合機のサイク ルや構造について学ぶ。 松山 史憲 MATSUYAMA Fuminori 予備知識 講義室 微積分の基礎と、４年次に学んだ熱力学に関する基本法 則と蒸気の諸性質を十分理解しておくこと 5M教室 到達目標 １．熱伝導および熱伝達並びにこれらが共存する熱通過等の基本的な問題を解くことができる ２．熱交換器における交換熱量が算定できる ３．拡大伝熱面としてのフィンからの放熱量の算定方法が説明できる ４．ランキンサクイクルについて理解し，このサイクルの熱力学的考察ができる ５．ガスタービンの作動原理を理解し，ブレイトンサイクルを熱力学的に考察できる 評価方法・評価基準 前期と後期のそれぞれで行う中間と定期試験（計４回）の平均で評価する．授業の節目で行うレポートは実力をつけるた めに行うものと位置づける．６０点以上を合格とする． 佐世保高専 教育目的 本科 JABEE対応学習・教育到達目標 JABEE基準1(2) A-4 b,d-1,e 2) 教科書 参考書・補助教材 伝熱学の基礎（吉田 駿 著，理工学社）、機械系教科書シ 新蒸気動力工学（一色尚次、北山直方著、森北出版株式 リーズ11 工業熱力学(4年次の使用教科書) 会社）、配布資料 授業形式 学生が用意するもの 講義と演習を出来るだけ並行させながら進める 教科書、ノート、電卓 自己学習の指針 毎回授業後半に課題を提示するので，レポートとして提出すること． 中間・定期試験には，その内容が加味されることを前提とする． オフィスアワー 月曜日と木曜日の16:00～17:00，その他時間が空いている時間 備考 授業項目 前期 １．序論 1.1 伝熱学とは 1.2 伝熱の基本的な形態 1.3 基礎用語 ２．熱伝導と熱通過 2.1 熱伝導の基礎理論 2.2 一次元定常熱伝導 2.3 熱通過 2.4 フィンの伝熱 ３．熱交換器 3.1 熱交換器序論 3.2 熱交換器の形式 3.3 対数平均温度差による計算法 ４．放射伝熱 4.1 熱放射の基本法則 4.2 黒体面間の放射伝熱 後期 ５．蒸気原動機 5.1 ランキンサイクル 5.2 再生サイクル 5.3 再熱サイクル 5.4 再熱・再生サイクル ６．ガスタービン 6.1 緒論 6.2 理想ブレイトンサイクル 6.3 ブレイトンサイクルの計算 6.4 再生サイクル 6.5 ジェットエンジン 6.6 複合（ブレイトン）サイクル 授業内容 授業内容 回 到達目標 ＭＣＣ 1 熱移動の３つの基本形式（熱伝導、熱伝達、熱放射） 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。 ○ 2 熱伝導による伝熱量の算定式であるフーリエの法則式の説明 フーリエの法則および熱伝導率を説明できる。 ○ 3 定常熱伝導による伝熱量の算定法（平板、円管、球） 平板、円管、球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。 ○ 4 定常熱伝導による伝熱量の算定法（多重平板、多重円管） 多層平板及び多重円管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 対流熱伝達量の算定式であるニュートンの冷却法則式の説明 ニュートンの冷却法則および熱伝達率を説明できる。 ○ 6 オームの法則を用いた主に熱通過による伝熱量の算定 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。 ○ 7 第1～６週で学んだ事柄に関する各種演習問題 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。 ○ 学特 8 中間試験 伝熱促進を図るための拡大伝熱面による伝熱量の評価 伝熱促進の方法を説明できる ○ 10 フィン効率とこれを用いたフィンからの放熱量の算定 フィンを用いた放熱量を計算できる ○ 11 各種フィンの伝熱促進効果に関する演習問題 各種フィンを用いた放熱量を計算できる ○ 12 熱交換器による交換熱量の算定法 熱交換器の基本構造を理解し，説明できる ○ 13 ２重管式の並流形と向流形の熱交換器の特徴に関する検討 ２重管式の並流形と向流形の熱交換器の特徴を説明できる ○ 14 熱放射による伝熱量の算定法（ステファン・ボルツマンの法則） 黒体の定義およびステファン・ボルツマンの法則を説明できる。 15 第９～１４週で学んだ事柄に関する総合演習問題 熱交換器（フィン及び2重管）に関する問題を解くことが出来る 9 ○ ○ 16 蒸気原動機の特徴とランキンサイクル ランキンサイクルの形態を理解し，説明できる ○ 17 基本ランキンサイクルの熱力学的考察と熱効率の理論算定式 ランキンサイクルの理論熱効率を熱力学の知識から求めることが出来る ○ 18 ランキンサイクルの熱効率向上に関する理論的考察とその対策法 ランキンサイクルの熱効率向上の方法を説明できる ○ 19 再生サイクルの説明とその理論熱効率 再生サイクルの理論熱効率を熱力学の知識から求めることが出来る ○ 20 再熱サイクルの理論熱効率を熱力学の知識から求めることが出来る ○ 再生・再熱サイクルの理論熱効率を熱力学の知識から求めることが出来る ○ 再生サイクルに関する演習問題と再熱サイクルの概要説明 21 再熱・再生サイクルの内容説明と演習問題 22 再熱・再生サイクルの内容説明と演習問題 再生・再熱サイクルの理論熱効率を計算できる 23 中間試験 ○ 24 ガスタービンの特徴とブレイトンサイクル ブレイトンサイクルを説明できる ○ 25 ブレイトンサイクルの理論熱効率を熱力学の知識から求めることが出来る ○ 26 ブレイトンサイクルに関する各種の演習問題 ブレイトンサイクルの理論熱効率を計算できる ○ 27 排熱利用の再生ブレイトンサイクルの説明と理論熱率の計算ができる ○ 28 ジェットエンジンの説明と熱効率 ジェットエンジンの説明と理論熱効率の計算が出来る ○ 29 コンバインドサイクルの内容説明と熱効率 コンバインドサイクルの説明が出来る ○ 30 コンバインドサイクルの理論熱効率が計算できる ○ ブレイトンサイクルの熱力学的考察と理論熱効率 熱効率向上を目指した排熱利用の再生ブレイトンサイクル 第２４週以降で学んだ事柄に関する総合演習問題
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