2024年 大学院理工学研究科 シラバス - 機械工学専攻
設置情報
| 科目名 | 熱工学特論Ⅲ | ||
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| 設置学科 | 機械工学専攻 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 吉田 幸司 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜4 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | F34B |
| クラス | |||
概要
| 学修到達目標 | 主要なエネルギー発生源としての燃焼現象について講義する．燃焼現象の物理的・化学的性質，各種燃料の燃焼形態と燃焼過程，燃焼生成物の生成機構など燃焼の基礎原理について解説する．また，新燃焼技術などの応用技術について，内燃機関を例にとり解説する．この講義では以下の項目の理解を学習達成目標とする． ①反応機構，素反応，燃焼計算を理解している． ②発熱量，断熱燃焼温度，化学平衡，標準生成熱，反応熱を説明できる． ③反応速度定数，一次反応，二次反応，反応速度を説明できる． ④熱爆発，連鎖分岐爆発について理解している． |
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| 授業形態及び 授業方法 |
板書を中心とした対面の講義形式で行う．また，学会等で発表された燃焼に関する最新の研究成果を紹介する．また，受講している大学院生が現在行っている研究に関する発表を行う．この各人の研究発表では，研究目的，現在までの結果，特に直面している問題について討論を行う． |
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準備学習（予習・ 復習等）の内容・ 受講のための 予備知識 |
学部卒業時に熱力学，内燃機関に関する講義の単位修得／受講経験があること． 以下の項目に関連する知識のあること． 熱力学第1法則，熱力学第2法則，理想気体の状態方程式，状態量と状態変化，理想気体の状態変化（定容変化 等温変化 等圧変化 断熱変化），定容比熱，定圧比熱，閉じた系と開いた系，絶対仕事と工業仕事，エンタルピー，エントロピー |
授業計画
| 第1回 | 講義内容の解説と受講生の研究内の紹介 シラバスの内容を確認の上，授業に臨むこと。 | 【事前学修】自身の研究を5分～10分程度で説明できるようにまとめること。 【事後学修】他の受講者の研究内容を振り返り、自分の研究計画に反映すように熟慮すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学習】2時間 |
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| 第2回 | 燃焼の基礎 燃焼の基礎に関する復習 化学量論計算、燃焼に必要な酸素量および空気量、発熱量、燃焼温度、化学平衡、反応速度等、燃焼の基礎について講義する。 | 【事前学修】熱力学Ⅲの教科書の第12章「エネルギー変換」の内、p.206-216を熟読し、燃焼の基礎を復習すること。 【事後学修】化学量論計算、燃焼に必要な酸素量および空気量、発熱量、燃焼温度、化学平衡、反応速度について復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第3回 | 化学反応とエネルギー エクセルギーの定義、閉じた系および開いた系のエクセルギーについて講義する。 | 【事前学修】熱力学Ⅲの教科書の第5章「エクセルギーと最大仕事」p.97-102を熟読すること。 【事後学修】エクセルギーの意味、エネルギー、エクセルギー、アネルギーの関係について復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第4回 | 化学反応とエネルギー ヘルムホルツ自由エネルギー、ギブス自由エネルギー、エクセルギー効率について講義する。 | 【事前学修】熱力学Ⅲの教科書の第5章「エクセルギーと最大仕事」p.102-112を熟読すること。 【事後学修】化学変化におけるヘルムホルツ自由エネルギー、ギブス自由エネルギーの意義について復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第5回 | 燃焼の分類 気体燃料，液体燃焼，固体燃料の燃焼に関して講義する． | 【事前学修】燃料の状態による燃焼に仕方の相違について予習すること。 【事後学修】気体燃料，液体燃焼，固体燃料の燃焼方式について復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第6回 | 燃焼の基礎 気体燃焼の分類，層流予混合火炎に関して講義する． | 【事前学修】空気と燃料の混合方法によつ燃焼方式の相違について予習すること。 【事後学修】気体燃焼の分類と層流予混合火炎の構造について復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第7回 | 燃焼反応 気相反応の反応機構及び燃焼の熱理論に関して講義する． | 【事前学修】燃焼の熱理論と拡散理論について予習すること。 【事後学修】気相反応の反応機構及び燃焼の熱理論の計算例について復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第8回 | 燃焼反応 一段総括反応式，化学反応および素反応に関して講義する． | 【事前学修】一段総括反応式，化学反応および素反応について予習すること。 【事後学修】水素-酸素燃焼を例にした素反応過程について復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第9回 | 燃焼反応 アレニウス関数，アレニウスプロット，反応速度定数に関して講義する． | 【事前学修】アレニウス関数，アレニウスプロット，反応速度定数について予習すること。 【事後学修】アレニウス関数の意味について復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第10回 | 化学反応 一次反応に関して講義する． | 【事前学修】化学反応の一次反応について、物資のモル濃度と反応速度の関係について予習すること。 【事後学修】一次反応について復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第11回 | 化学反応 二次反応に関して講義する． | 【事前学修】化学反応の二次反応について、反応物質の初期モル濃度が同一の場合について予習すること。 【事後学修】二次反応について復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第12回 | 化学反応 二次反応に関して講義する． | 【事前学修】化学反応の二次反応について、反応物質の初期モル濃度が非常に異なる場合、異なる場合について予習すること。 【事後学修】二次反応について復習すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第13回 | Combustion Third Editionによる輪講 | 【事前学修】自身に割り当てられた部分を和訳し、その内容の理解することで30分程度で説明できるようにすること。 【事後学修】他者の説明内容を把握、理解することで、その内容を自身の割り当て部分の説明に反映すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第14回 | Combustion Third Editionによる輪講 | 【事前学修】自身に割り当てられた部分を和訳し、その内容の理解することで30分程度で説明できるようにすること。 【事後学修】他者の説明内容を把握、理解することで、その内容を自身の割り当て部分の説明に反映すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学習】2時間 |
| 第15回 | Combustion Third Editionによる輪講 | 【事前学修】自身に割り当てられた部分を和訳し、その内容の理解することで30分程度で説明できるようにすること。 【事後学修】他者の説明内容を把握、理解することで、その内容を自身の割り当て部分の説明に反映すること。 | 【事前学修】2時間 【事後学習】2時間 |
その他
| 教科書 |
『教科書は特に指定しない．』
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| 参考資料コメント 及び 資料（技術論文等） |
水谷幸夫 『燃焼工学』 森北出版株式会社 2002年年 第第3版版
水谷幸夫 『燃焼工学入門』 森北出版株式会社 2003年年 第第1版版
燃焼工学に関連する書籍は多数あり，自分で読みやすいものを参考書として用いて良い．各自が所有している書籍の内容に関して質問がある場合は，個別に受け付ける．
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| 成績評価の方法 及び基準 |
講義終了時に課題を与え，課題に対するレポートによって評価する． |
| 質問への対応 | 授業終了後，21時まで駿河台校舎タワースコラ17階S1716室にて質問等を受け付ける．また，メールで質問や面会の約束を受け付ける． |
| 研究室又は 連絡先 |
駿河台校舎タワースコラ17階S1716室 03-3259-0733 yoshida.koji@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
月曜 駿河台 12:10 ～ 13:20
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| 学生への メッセージ |