伝熱工学

Heat Transfer

専門教育科目

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工学部

3年

HETBK3MCA1

2単位

講義 (Lecture)

2024年度後期

木村 文義

工学研究科

日本語

目標7／目標9

月曜18:00〜19:30・書写C134研究室

kimura@eng.u-hyogo.ac.jp

5◎／4〇／6〇

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講義目的
伝熱の3形態（熱伝導、対流伝熱、放射伝熱）について現象や簡単な解析方法に関する基礎的事項を理解する。併せて、基本的な体系について伝熱量を計算できる能力、および熱交換器の設計等、実際の伝熱問題への対応力を身に付ける。
到達目標
伝熱の3形態について基礎的事項を説明できること。伝熱の3形態の各々および熱通過に関して基本的な体系について伝熱量を計算できること。

熱伝導、対流伝熱、放射伝熱

科目の位置付け、教育内容・方法
伝熱工学は、熱エネルギー（熱）が高温の物体から低温の物体へ移動する速さについての学問であり、動力エネルギー機器をはじめとして熱移動が重要となる種々の機械の設計には不可欠のものである。例えば、熱交換器の設計においては、熱の移動する速さの制約より、要求される熱交換を行える最も経済的な最小の大きさの熱交換器を決定することになる。本講義では、伝熱の3形態である固体内の熱伝導、固体壁より流体への対流伝熱および電磁波による放射伝熱、並びにこれらを組合せた熱通過について学ぶ。なお、対流伝熱は、流体の流れおよび相変化を伴う複雑な伝熱現象である。

授業計画
1. 伝熱の基礎−伝熱の3形態
2. 熱伝導Ⅰ−熱伝導方程式
3. 熱伝導Ⅱ−定常熱伝導
4. 熱伝導Ⅲ−非定常熱伝導
5. 強制対流Ⅰ−対流伝熱の基礎、連続の式、運動量の式、エネルギーの式
6. 強制対流Ⅱ−相似則と無次元数
7. 強制対流Ⅲ−物体まわりの強制対流、熱と流れの相似則
8. 自然対流Ⅰ−自然対流の基礎
9. 自然対流Ⅱ−物体まわりの自然対流、容器内自然対流
10. 中間まとめ
11. 沸騰伝熱−核沸騰、膜沸騰
12. 凝縮伝熱−膜状凝縮、滴状凝縮
13. 放射伝熱Ⅰ−放射現象
14. 放射伝熱Ⅱ−固体・気体の放射
15. 熱交換器−熱交換器の伝熱
16. 期末試験


生成系AIの利用：生成系AIの利用については教員の指示に従うこと。生成系AIによる出力結果をそのまま課題レポートとして提出してはいけない。生成系AIによる出力をそのまま提出したことが判明した場合は単位を認定しない、又は認定を取り消すことがある。

北村健三、大竹一友共著、基礎伝熱工学、共立出版、1991。

日本機械学会編、伝熱工学資料（改訂第4版）、日本機械学会、1986。
日本機械学会編、伝熱工学資料（改訂第5版）、日本機械学会、2009。

【予習】教科書の指定範囲を事前に熟読しておくこと（30ｈ）
【復習】ノートをしっかり整理する（20ｈ）、レポート作成（4回、10ｈ）

採用しない。

主要項目についてレポートを課す。伝熱の基礎〜自然対流に関して中間試験、沸騰伝熱〜熱交換器に関して期末試験を行う。中間試験40点、期末試験40点およびレポート20点の重みで合計して成績を評価する。
2/3以上の出席をしなければ、中間/期末試験の受験を認めない。
成績の基準は下記の通りである。
S：90~100点
A：80~89点
B：70~79点
C：60~69点
D（不合格）：59点以下

レポートおよび試験の模範解答を掲示すると共に個別の問い合わせに対しても対応する。

・講義内容について事前の予習および事後の復習を十分に行い、理解を深めること。
・提出期限が過ぎたレポートは一切受け付けない。
・解析学Ⅰ、解析学Ⅱ、応用解析学Ⅰ、流体力学Ⅰ、流体力学Ⅱ、数値流体力学、熱力学Ⅰ、熱力学Ⅱを修得しておくこと。また，応用解析学Ⅱを修得しておくことが望ましい。

該当しない。