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講義名

伝熱・流体工学(2N)

ナンバリング

EN22-NC1-L-22

開講学部学科

工学部原子力技術応用工学科

開講学年

２年

開講期

後期

担当者

松浦　敬三

単位数

2

授業の目的

原子力発電は，核分裂により発生する熱を用いて蒸気を発生させ，タービンを回転させることで発電する熱機関である．この熱機関を理解するには，熱力学と伝熱工学を理解することが必須である．熱力学は熱機関を理解する上で必要となる，熱力学法則，エントロピーなどの基本的知識を理解すること，伝熱工学は，核燃料から冷却材への伝導伝熱，対流伝熱現象の基本を理解することを目的とする．
（時間数：90分×1時限×16回）
本授業は，対面授業とする．ただし，何らかの理由で対面での授業実施が困難な状況となった際，オンライン授業となる場合がある．

科目に関するDP
（ディプロマポリシー）

特に重要

1

重要

2

望ましい

5

学修到達目標

1 熱力学を学ぶ上で基本となる，基本的知識である絶対温度，熱容量，比熱，熱の仕事等量について理解し，簡単な計算ができる．また，熱機関を理解する上で重要となる理想気体に関する知識として内部エネルギー及び状態方程式について理解し，簡単な計算ができる．

2 熱に関するエネルギー保存則としての熱力学第一法則を理解するとともに第一種永久機関が不可能であることを理解する．また熱機関を考える上で重要となる定積変化，定圧変化，等温変化及び断熱変化を理解する．

3 熱力学において最も重要である熱力学第二法則を理解する．また，その基礎としてカルノーサイクルを理解する．また，熱力学における不可逆性を示す指標としてのエントロピーを理解する．

4 伝熱の形態として，伝導伝熱，対流伝熱，輻射伝熱があり，それぞれの伝熱現象の基本について理解すること．

5 伝導伝熱の基本として，フーリエの式を理解するとともに，一次元での熱伝導方程式を計算できる．熱伝達の基本としてニュートンの冷却法則を理解するとともに，熱通過率，熱抵抗を理解して複合材料における熱移動の簡単な計算をできる．

6 対流伝熱の基礎として，境界層および無次元数ヌッセルト数を理解する．また，具体例として平板に沿う対流熱伝達，管内流れの熱伝達について簡単な計算ができる．

関連科目

原子炉プラント工学，核燃料工学

実務経験のある教員による授業

担当教員は，核燃料メーカーにおいて原子炉の熱設計を担当しており，その経験も踏まえて授業を行う．

評価方法

レポート：40％，通常試験（中間・期末）：60％．
期日までに提出されたレポートについては，再提出後の得点を最終得点とする．期日後に提出されたレポートについては，再提出後の得点の50%を最終得点とする．

受講心得

本授業では，熱力学と伝熱工学を学習しますが，熱力学はサイエンスとしての性質があり理論的な学問ですが，伝熱工学はエンジニアリングの性質がありある意味経験的な部分がある工学としての学問で前半と後半はかなり雰囲気が変わるかもしれません．しかも，どちらも大学で初めて習う概念が多く出てくるので，予習復習をしっかりすることが大切です．わからない点があれば，まず自分で何がわからないか自問自答して，担当教員に質問してください．何がわからないかを理解することが，理解への第一歩です．

関連リンク

授業計画

教材・参考書