熱・物質移動学（伝熱工学）

Heat Transfer

994543X

45BATHE301

市川　賀康、元祐　昌廣

Masahiro Motosuke, Yoshiyasu Ichikawa

2024年度前期

1st Semester, 2023

木曜2限

Thursday 2nd Period

工学部　機械工学科

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

我々の身の回りには物体内や物体間を熱エネルギーや物質が移動する現象が多くみられ，自然現象や環境問題の理解だけでなく，様々な工業製品を設計する際においてその理解は必須である．本講義では，伝導，対流，ふく射を基礎とした熱エネルギー移動や，拡散や移流による物質移動について，それらの定量的な記述やモデル化ができるようになることを目標とする．
The understanding of heat and mass transfer is essential not only for understanding many phenomena in nature and environmental problems, but also for designing various industrial products. In this course, students will learn fundamentals of thermal energy transfer by conduction, convection and radiation and of mass transfer by diffusion and advection, and will learn to quantitatively describe and model the problems.

講義を通じて，熱や物質の移動現象を理解し，それらの定量的な記述やモデル化ができるようになることを目標とする．
The objective of this course is to understand heat and mass transfer and to be able to quantitatively describe and model various systems.

伝導，対流，ふく射の基本的な伝熱様式，物質拡散と移流の概念を理解し，それらの定量的な記述，ならびに熱・物質輸送現象のモデル化ができるようになること．
The student will be able to understand the basic heat transfer mechanisms of conduction, convection and radiation, and the concepts of mass diffusion and advection, including quantitative modeling and explanation of transport phenomena and related systems.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

特になし

小テストの実施　Quiz type test

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講義中に式の導出などは時間の都合上できないことが多いので，自身で復習しておくこと．また，準備として，教科書の講義対象内容を一読しておくことを奨める．
Students are encouraged to review derivation of equations because some of them may be omitted in the lecture due to lack of time. In addition, it is recommended that the students read through the lecture material in the textbook as preparation for the lecture.

到達度評価80%，授業中や後の小テスト・小レポート20%の比率で総合的に評価する（小テストやレポートの比率は実施回数に応じて変わります）．
80% achievement examination and 20% quiz/report during and after class (ratio of them will vary depending on the their frequencies)

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

Y

JSMEテキストシリーズ「伝熱工学」

教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

授業中の配布資料（LETUSに掲載します）

以下の授業計画に基づいて進める．なお，カッコ内は対応する教科書のページ数を表す．
1.概論 （1-19）
熱・物質移動を学ぶ意義，熱輸送と物質輸送のアナロジーについて理解する．
2.熱伝導の基礎(23-28)
フーリエの法則を理解し，熱伝導方程式とその境界条件について習得する．
3.定常熱伝導 (28-38)
温度分布が時間的に変動しない定常熱伝導について理解し，平板や円筒，フィンなどの代表的な問題について学ぶ．
4.非定常熱伝導 (38-50)
時間とともに温度場が変化する非定常熱伝導について理解し，例題を通して基本的な問題の解析解を導出できるようになる．
5.物質拡散 (161-166)
物質の輸送現象の基礎となる，分子拡散現象と濃度分布の関係について，熱伝導とのアナロジーとともに理解する．
6.強制対流熱伝達 (32-39)
流体の移動に伴う熱移動である対流熱伝達について，流れ場と温度場の基礎方程式，層流・乱流下での熱移動を理解する．
7.自然対流熱伝達 (43-49)
密度差と浮力に起因する自然対流について，いくつかの例題を通じて理解する．
8.物質伝達 (166-178)
分子拡散と移流による物質伝達について，流れ場と濃度場を記述する基礎方程式である移流拡散方程式について理解する．
9.ふく射伝熱の基礎 (99-10)9
電磁波の基本特性，黒体放射，キルヒホッフの法則について理解する．
10.ふく射による熱移動 (110-121)
形態係数の概念について理解し，灰色体間，ガスふく射の考え方を習得する．
11.相変化を伴う熱・物質移動 (127-157)
沸騰・凝縮や混相流など，異なる相を含む場合の熱や物質移動の考え方について理解する．
12.伝熱機器(183-208)
平行型，向流型の熱交換器や，ヒートパイプ，ペルチェ素子などの伝熱機器について理解し，熱移動量を算出できるようになる．
13.複合問題1
実例に近い例題を通じて，熱や物質の移動についてモデル化ができ，定量的に扱うことができるようになる．
14.複合問題2
実例に近い例題を通じて，熱や物質の移動についてモデル化ができ，定量的に扱うことができるようになる．
15.総括
これまで学んできた事項について復習し，熱・物質移動と環境，社会との関係性についての総合的な理解を深める．

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MATLAB/Simulink／COMSOL Multiphysics

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