熱力学Ⅱ (H31F)

日本大学理工学部

2015年理工学部シラバス - 航空宇宙工学科

設置情報

科目名	熱力学Ⅱ ノズル内の流れと相変化を伴う場合の熱力学
設置学科	航空宇宙工学科	学年	2年
担当者	高橋･中根	履修期	後期
単位	2	曜日時限	水曜1
校舎	船橋	時間割CD	H31F
クラス

概要

学修到達目標	熱力学Ⅰで学習したことをさらに進め，噴流推進機関の基礎となる気体の流動および相変化を伴う実在流体に関する熱力学を扱う．気体の流動の熱力学では，1次元等エントロピ流れとして流れの性質とノズル内流れを扱う．実在流体の熱力学では，まず蒸気の性質について理解し，その応用分野（パワープラント，冷凍工学）へ適用できるようにする．また，実際に使用できるエネルギの論議から，エクセルギと自由エネルギを導入する．さらに，実在の空気（乾燥空気と水蒸気の混合物）の取扱い方とその応用としての空気調和について理解する．
授業形態及び授業方法	板書を中心とした講義形式で行う．演習を適宜実施する．
履修条件	選択必修科目．

授業計画

第1回	授業の目標と熱力学Ⅰで学習した事項の復習気体の流動（１）　流れの基礎式，気体流れの性質
第2回	気体の流動（２）　気体流れの性質，ノズル内の流れ
第3回	気体の流動（３）　ノズル内の流れ（続き）
第4回	蒸気（１）　相変化，乾き度，飽和蒸気蒸，過熱蒸気
第5回	蒸気（２）　蒸気表と蒸気線図，状態変化
第6回	蒸気（３）　蒸気の状態変化（続き），パワープラント，ランキンサイクルとその熱効率・蒸気消費率・熱消費率，タービンの断熱効率
第7回	蒸気（４）　再生サイクルと再熱サイクル
第8回	蒸気（５）　冷凍機とヒートポンプ，成績係数，冷媒の蒸気線図，冷凍サイクル，冷凍効果
第9回	湿り空気　湿度，湿り空気の性質の解説とその理論的導出　湿り空気線図とその利用法，空気調和
第10回	エネルギの有効利用とエクセルギ・自由エネルギ（１）　エクセルギとアネルギの導入，エクセルギの具体例
第11回	エネルギの有効利用とエクセルギ・自由エネルギ（２）　閉鎖系と開放系のエクセルギ，理論熱効率とエクセルギ効率
第12回	エネルギの有効利用とエクセルギ・自由エネルギ（３）　ヘルムホルツエネルギとギブスエネルギ，系の安定状態と熱力学ポテンシャル
第13回	熱力学の一般関係式（１）　ギブスの相律とデュエムの定理，2変数関数の理論の復習，熱力学ポテンシャル間のルジャンドル変換
第14回	熱力学の一般関係式（２）　ギブス・ヘルムホルツの式，マクスウェルの関係式，実在気体の比熱の体積・圧力依存性，マイヤーの関係式，実在気体における内部エネルギ・エンタルピの温度関数化
第15回	熱力学の一般関係式（３）　自由膨張・等エンタルピ膨張とジュール・トムソン効果，相平衡とクラペイロン－クラウジウスの式

その他

教科書	斎間厚，江良嘉信，増田哲三，庄司秀夫『基礎熱力学』産業図書『熱力学問題集』熱力学Ⅰの授業時に配付「基礎熱力学」は「熱力学Ⅰ」で使用した教科書であり，具体的な工業装置と関連づけながら，機械系の工業熱力学を学べるようにした本である．なお、授業の後半部（エクセルギ以降）ではCSTポータルを用いて教科書代わりの資料を公開する。
参考書	谷下市松『大学演習工業熱力学（３訂版）』裳華房 1980年第32版谷下市松『工業熱力学　基礎編　（SIによる全訂版）』裳華房 1984年第30版河野通方　他監修『工業熱力学　基礎編』東京大学出版会 2004年第1版「大学演習工業熱力学」は古い本ではあるが，機械系の熱力学の要点と演習問題の詳しい解説からなる本である．「工業熱力学（基礎編）」は教科書や上記演習書よりも，各項目について詳しく説明されている．東京大学出版会の「工業熱力学　基礎編」は第7章「気体の流動」でノズル流れについて平易に著してある．JSMEテキストシリーズの2冊は，機械系熱力学の演習書として信頼のおけるものである．
成績評価の方法及び基準	定期試験を90％，課題を10％程度として評価する．
質問への対応	随時
研究室又は連絡先	空気力学研究センター（風洞実験室）2階　（高橋）３号館　３階　３２１室　（中根）
オフィスアワー	火曜船橋 16:40 ～ 18:00 高橋水曜船橋 16:40 ～ 18:00 中根、設計製図の授業が終わり次第
学生へのメッセージ	扱う内容が多いので，必ず予習と復習をし，問題を自ら解いてもらいたい．

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