| 授業のねらい |
| 熱エネルギーを動力に変換する機械、いわゆる、熱機関、および、冷熱を汲み上げる冷凍機、熱エネルギーを速度のエネルギーに変換する機器であるノズルの基本と関連事項について学習を行う。熱機関としては、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、および、ジェットエンジン、蒸気タービンを扱い、それらの構造および作動の原理を学ぶとともに、熱エネルギーを動力に変換できた割合、すなわち熱効率を計算する式を導入し、熱機関を評価できる能力を身につける。 |
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| 授業の目標 |
(1)「ガスによるエネルギー変換」を学ぶ。ここでは、空気を動作流体とするガソリンエンジン、ディーゼルエンジンおよびジェットエンジンの構造、作動原理を学び、これらの性能を評価できる力をつける。
(2)「蒸気によるエネルギー変換」を学ぶ。ここでは、蒸気の性質を学び、蒸気の状態を表す線図あるいは表を読み取る能力を涵養し、工学的に蒸気を扱うことができるようになる。また、蒸気を使用する熱機関の例として蒸気タービンサイクルについて学び、その性能を評価できる能力を身につける。また、蒸気の性質を利用した冷凍機、ヒートポンプについて学び、関連機器の容量を計算できる力を身につける。
(3)流路を流れる流体のエネルギーの量を計算する方法を学ぶ。また、流体のもつ熱エネルギーを運動エネルギーに変換する方法の例としてノズルを取り上げ、その性質を学ぶとともに、空気の液化装置の構造についても学習し、熱エネルギーと運動エネルギーとの間の変換装置を設計する基礎能力を身につける。 |
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| 授業計画 |
授業内容
１）ガスによるエネルギー変換＞熱効率−＞カルノーサイクル
２）同上−−−−−−−−−−＞内燃機関＞ディーゼルサイクル
３）同上−−−−−−−−−−＞−−−−＞ガスタービンサイクル
４） 「演習あるいは豆テストおよび答え合わせ」
５）蒸気によるエネルギー変換＞水と蒸気＞基本性質
６）同上−−−−−−−−−−＞−−−−＞状態曲面
７）同上−−−−−−−−−−＞蒸気図表＞状態変化、蒸気表
８）同上−−−−−−−−−−＞−−−−＞熱量線図
９）同上−−−−＞蒸気タービンサイクル＞火力発電所の鳥瞰
１０）同上−−−−−−−−−＞−−−−＞同所の熱効率
１１）同上−−−−−−−−−＞冷凍機−＞性能評価、ヒートポンプ
１２） 「演習あるいは豆テストおよび答え合わせ」
１３）流路を通る熱流体の流れ＞エネルギー式＞先細ノズル
１４）同上−−−−−−−−−＞−−−−＞臨界流れ、末広ノズル
１５）同上−−−−−−−−−＞絞り膨張＞ジュールトムソン効果
なお、詳細な授業計画および自己評価表は講義の初めに配布する。 |
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| 教科書及び教材 |
北山直方「熱力学の学び方」オーム社
配布資料（火力発電所鳥瞰、冷媒の蒸気線図など） |
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| 参考書 |
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| 成績評価方法 |
| 開講時間の2/3以上出席した者のみを評価の対象とする。評価は、定期試験の点数(80点満点)、および、演習と豆テスト(20点満点)の総和100点満点で60点以上の成績であり、かつ、自己評価表を提出した場合に合格とする。再履修者も同じ。 |
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| 履修条件等 |
| 最履修の可否は担当教員と面談の上決める。最履修を希望する学生は、授業開始前に面談に来室のこと。 |
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| 教員からのメッセージ |
熱力学IIでは、エンジン、発電所、冷凍機、ノズルを扱い、具体的で、面白い。
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| その他 |
学科の学習・教育目標との対応：（A）−3「物理などの自然科学に関する知識とそれらの応用能力」、（A）−4「機械システム工学に関する知識とそれらを問題解決に応用できる能力」
JABEEの学習・教育目標との関連：（d）「該当する分野の専門技術に関する知識とそれらを問題解決に応用できる能力」
この科目を必要とする科目、または関連する科目：熱力学演習、熱力学I、熱機関、燃焼工学、反応工学 |
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