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授業科目区分	科目名	単位数	科目コード	開講時期	履修方法
専門教育課程専門科目専門	熱移動工学 Heat Transfer	2	E028-01	2024年度６期（後学期）	修学規程第4条を参照

担当教員名
藤本　雅則

＊印は、実務経験のある教員を示しています。

授業科目の学習・教育目標

キーワード

学習・教育目標

1.エコ・エネルギー 2.伝導伝熱 3.自然・強制対流伝熱 4.相変化を伴う熱伝達 5.ふく射伝熱

熱移動（伝熱）に関する知識は、機械工学をはじめ、環境工学など幅広い分野において大いに役立つ。本科目ではそれらに関連する現象、現象のモデル化、数式化による定量的取扱い法の基礎について学ぶ。具体例としてはエネルギー機器、環境関連機器などを取り上げる。熱移動形態、熱移動量の定量的表現法と取扱い法、設計・計算法などを具体例とともに学ぶことにより、これらの知識がエネルギー機械の性能設計に果たす役割を理解するとともに、設計に応用できる基礎を身につけることができる。

授業の概要および学習上の助言

本授業で取り扱う内容は、概ね以下のとおりである。１）熱移動の基礎（熱伝導、対流熱伝達、ふく射伝熱、現象と伝熱量の表示式やエネルギー式などに加えて相変化を伴う熱伝達現象）２）伝熱操作（熱交換器）　上記の内容、および次頁以降の授業明細表の内容は、クラスの諸君の平均的理解度、到達度等により若干前後したり、変更したりすることがある。　学習する上で以下の点に注意してほしい。 1）考え方を身につけ、知識の体系化を図ること 2）よい成績での合格を目指すこと　なお、教室内においては、他の学生諸君の学習の妨げになる一切の行為、結果として授業妨害になること（私語、携帯電話の呼出音、携帯電話等による黒板等の撮影等）は厳禁する。

教科書および参考書・リザーブドブック
教科書：伝熱工学（JSMEテキストシリーズ）[丸善出版(日本機械学会発行)] 参考書：指定なしﾘｻﾞｰﾌﾞﾄﾞﾌﾞｯｸ：指定なし

履修に必要な予備知識や技能
数学の基礎、熱力学Ⅰ・Ⅱ、流体力学Ⅰ・Ⅱに関する知識を習得していることが前提となる。時間の都合で授業中にこれらすべてを復習することは困難なので、履修前にこれらの科目を十分復習しておくよう強く勧める。

学生が達成すべき行動目標
No.	学科教育目標（記号表記）
①	D	熱移動（伝熱）に関する知識の必要性について、具体例をあげて説明できる。
②	D,J,M,N,O	熱伝導について説明でき、それに関する伝熱計算ができる。
③	D,J,M,N,O	強制対流熱伝達、自然対流熱伝達について説明でき、それに関する伝熱計算ができる。
④	D,J,M,N,O	相変化を伴う熱伝達について説明でき、それに関する簡単な伝熱計算ができる。
⑤	D,J,M,N,O	ふく射伝熱について説明でき、それに関する簡単な伝熱計算ができる。
⑥	D,J,M,N,O	以上の知識を組み合わせて、伝熱機器（熱交換器など）の初歩的設計ができる。

達成度評価
				評価方法
				試験	クイズ小テスト	レポート	成果発表 (口頭・実技)	作品	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	30	50	20	0	0	0	0	100
指標と評価割合	総合評価割合		30	50	20	0	0	0	0	100
	総合力指標	知識を取り込む力	15	25	10	0	0	0	0	50
		思考・推論・創造する力	15	25	10	0	0	0	0	50
		コラボレーションとリーダーシップ	0	0	0	0	0	0	0	0
		発表・表現・伝達する力	0	0	0	0	0	0	0	0
		学習に取組む姿勢・意欲	0	0	0	0	0	0	0	0

※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。

評価の要点
評価方法	行動目標		評価の実施方法と注意点
試験	①		学期末に筆記試験を行い、達成度を確認する。試験は授業で取り上げた全内容を包含する。基礎的な理解力とそれを応用する力を養う必要がある。
	②	レ
	③	レ
	④	レ
	⑤	レ
	⑥	レ
クイズ小テスト	①		主として以下の内容に対し、小テストを実施して評価する。 1）熱伝導、強制対流熱伝達、自然対流熱伝達、相変化を伴う熱伝達、放射伝熱など、およびそれらに関連する諸現象、諸事項の説明等 2）フーリエの式、ニュートンの冷却則、ステファン・ボルツマンの式、移動方程式等の説明や誘導等 3）直接、間接を問わず伝熱に関する計算、伝熱機器の初歩的設計等各項目とも基礎、応用の両方を含む。
	②	レ
	③	レ
	④	レ
	⑤	レ
	⑥	レ
レポート	①	レ	提示された課題を解答して、提出する。その内容は小テストと同様である。
	②	レ
	③	レ
	④	レ
	⑤	レ
	⑥	レ
成果発表 (口頭・実技)	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
作品	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
ポートフォリオ	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
その他	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥

具体的な達成の目安

理想的な達成レベルの目安

標準的な達成レベルの目安

①熱移動（伝熱）に関する知識の必要性について、具体例および応用例をあげて説明できる。 ②熱伝導について説明でき、それに関する現実的複雑さを持つ伝熱計算ができる。 ③強制対流熱伝達、自然対流熱伝達について説明でき、それに関する現実的複雑さを持つ伝熱計算ができる。 ④相変化を伴う熱伝達について説明でき、それに関する伝熱計算ができる。 ⑤ふく射伝熱について説明でき、それに関する伝熱計算ができる。 ⑥以上の知識を組み合わせて、熱交換器等の伝熱機器の基本的な設計ができる。

①熱移動（伝熱）に関する知識の必要性について、具体例をあげて説明できる。　 ②熱伝導について説明でき、それに関する初歩的な伝熱計算ができる。　 ③強制対流熱伝達、自然対流熱伝達について説明でき、それに関する初歩的な伝熱計算ができる。　 ④相変化を伴う熱伝達について説明でき、それに関する初歩的な伝熱計算ができる。　 ⑤ふく射伝熱について説明でき、それに関する初歩的な伝熱計算ができる。　 ⑥以上の知識を組み合わせて、伝熱機器（熱交換器など）の初歩的な設計ができる。

ＣＬＩＰ学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では：「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、ＧｏｏｄＷｏｒｋ！」：のようなプロセス（一部あるいは全体）を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間（例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間／週）を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。

授業明細
回数	学習内容	授業の運営方法	学習課題予習・復習	時間：分※
1	テーマ１「本科目が分担する教育目標と学習目標」学習支援計画書などにより，科目の学習目標、概要、当科目が担う機械工学科の教育目標、具体的な達成レベルの目安などを理解する。テーマ２「伝熱工学の概要と必要性」我々の日常生活や工業、省エネルギー、さらには近年その重要性が増しているエコエネルギーなどに対する伝熱工学の知識の必要性について、身近な具体例を示しながら説明する。	以下のキーワードに関する内容を説明する。テーマ１【キーワード】学習目標、行動目標、達成レベル、目標とする学習成果、熱移動工学、伝熱（熱移動）テーマ２【キーワード】熱移動、加熱、冷却、断熱、熱交換器、省エネルギー、自然エネルギー、エコエネルギー【自己点検】キーワードに関する理解度を確認する。演習問題に取り組む場合もある。	機械工学科の教育目標と本科目との関連を理解する。【予習】左記のキーワードを学習支援計画書（Web上でも閲覧可能）、教科書等で調べて、ノートにまとめる。教科書にない場合は, できる限り他の書物で調べる。（以下同様）【復習】熱移動（伝熱）に関する知識の必要性と広がりについてまとめる。	30 40
2	テーマ３「伝熱の三形態と無次元数」伝熱の三形態（熱伝導、ふく射、対流熱伝達）について、簡単な伝熱メカニズム、伝熱量の表し方等を学ぶ。無次元数とその物理的意味を理解する。	以下のキーワードに関する内容を説明する。テーマ３【キーワード】熱伝導、熱伝導率、熱流束、物性値、フーリエの式、ふく射（熱放射）、ステファン- ボルツマンの法則、ステファン-ボルツマン定数、対流熱伝達、熱伝達率、ニュートンの冷却則、無次元数【自己点検】キーワードに関する理解度を確認する。演習問題に取り組む場合もある。	【予習】左記キーワードを教科書等で調べて，ノートにまとめる。【講義中】伝熱現象の全体像を理解するように努める。【復習】教科書の「まえがき」を通読する。①伝熱量の表示式が書けるようになる。②熱の伝わりやすさの物理的意味を理解する。③ この分野で使われる用語、形態の分類方法等を身につける。④無次元数とその物理的意味を理解する。	40 60
3	テーマ４「伝導伝熱（１）」物体内の温度分布の時間変化について学んだ後、気体、液体、固体の熱伝導率、その調査方法などについて学ぶ。定常熱伝導に対するエネルギー式の誘導とその簡略化を行う。	以下のキーワードに関する内容を説明する。テーマ４【キーワード】定常熱伝導、非定常熱伝導、温度分布、熱伝導率、温度勾配、エネルギーバランス（熱収支）、エネルギー式、内部発熱、温度伝導率、熱抵抗【自己点検】キーワードに関する理解度を確認する。演習問題に取り組む場合もある。	【予習】①左記キーワードを教科書等で調べて、ノートにまとめる。②変数分離形微分方程式の解法を習得しておく。【復習】①多数の気体、液体、固体の熱伝導率が掲載されている資料をＬＣで１冊探し、書名、所在を記録する。②代表的な気体、液体、固体それぞれ４種類を自由に選びその熱伝導率を調べる。資料名等も記録する。③エネルギー式の誘導を繰り返し練習する。④いろいろな条件を想定してエネルギー式の簡略化を行い、慣れる。⑤ 変数分離形微分方程式の解法を繰り返し練習する。	40 60
4	テーマ５「伝導伝熱（２）」平板、多層平板、円筒、多層円筒における移動熱量定量的表示について学ぶ。非定常一次元熱伝導方程式を導く。また、温度伝導率についても学ぶ。式の簡略化にもふれる。	以下のキーワードに関する内容を説明する。テーマ５【キーワード】一次元熱伝導方程式、多層平板、多層円筒、非定常一次元熱伝導方程式、温度伝導率（熱拡散率）【自己点検】キーワードに関する理解度を確認する。演習問題に取り組む場合もある。	【予習】左記キーワードを教科書等で調べて、ノートにまとめる。【復習】授業で学んだ式を誘導できるように練習する。	40 60
5	テーマ６「伝導伝熱（３）」非定常熱伝導の図による解法として、ハイスラー線図をとりあげて、その利用法を説明する。テーマ７「強制対流熱伝達（１）」境界層内における伝熱現象を考える。	以下のキーワードに関する内容を説明する。テーマ６【キーワード】ハイスラー線図、ビオ数、フーリエ数テーマ７【キーワード】内部流れ、外部流れ、速度境界層、層流境界層、乱流境界層、温度境界層、境界層厚さ、レイノルズ数、連続の式、運動方程式、エネルギー式【自己点検】キーワードに関する理解度を確認する。演習問題に取り組む場合もある。	【予習】左記キーワードを教科書等で調べて、ノートにまとめる。流体力学で学んだ速度境界層、連続の式、運動方程式等を十分に復習し、式を誘導できるようになるとともに、それらの物理的意味を理解しておく。【復習】ハイスラー線図を用いて、一次元非定常熱伝導の問題を解くことができるように繰り返し練習する。この日の授業内容を含んで、これまでに学んだ境界層内の物理現象を整理して理解し、まとめる。	40 60
6	【中間振り返り】総合演習１テーマ１〜テーマ６の内容を中心に、中間振り返り授業として個人またはグループで演習を行う。	【中間振り返り演習】問題演習、討論等を行う。なお、板書を指示することがある。【自己点検】キーワードに関する理解度を確認する。演習問題に取り組む場合もある。	【予習】演習の範囲の内容を、十分復習しておく。【復習】演習問題は全て解けるように繰り返し練習する。	60 60
7	小テスト１テーマ１〜テーマ６の範囲で小テストを行う。問題の解答を解答用紙に記入して提出する。時間内にできなかった問題を宿題にすることがある。テーマ８「強制対流熱伝達（２）」境界層内のエネルギー方程式（微分形）について学ぶ。	小テストでは問題の解答を解答用紙に記入して、提出する。通常講義では以下のキーワードに関する内容を説明する。テーマ８【キーワード】境界層近似、境界層方程式、プラントル数、ヌセルト数、エネルギー方程式（微分形）【自己点検】キーワードに関する理解度を確認する。演習問題に取り組む場合もある。	【予習】小テスト範囲の内容を十分復習する。【復習】小テストの問題が完全に理解でき、解けるようになるまで、繰り返し練習する。エネルギー方程式（微分形）について理解し、誘導できるように繰り返し練習する。レポートが課された場合は作成する。	120 60
8	テーマ９「強制対流熱伝達（３）」境界層内のエネルギー方程式（積分形）について学ぶ。エネルギー方程式の解について説明する。	以下のキーワードに関する内容を説明する。テーマ９【キーワード】エネルギー方程式（積分形）、無次元数、プラントル数、ヌセルト数、レイノルズ数、無次元整理式、実験式	【予習】左記キーワードを教科書等で調べて、ノートにまとめる。【復習】①積分方程式の考え方を理解し、誘導できるように繰り返し練習する。②無次元数の物理的意味を理解する。③無次元整理式（実験式）の使い方に十分慣れ、伝熱計算ができるようになるまで繰り返し練習する。	40 60
9	テーマ１０「強制対流熱伝達（４）」強制対流熱伝達における無次元整理式、実験式とその利用について学ぶ。テーマ１１「自然対流熱伝達（１）」自然対流熱伝達現象について説明した後、その定量的取扱い方などについて学ぶ。	以下のキーワードに関する内容を説明する。テーマ１０【キーワード】無次元整理式（実験式、…）、ヌセルト数、プラントル数テーマ１１【キーワード】グラスホフ数、レイリー数【自己点検】キーワードに関する理解度を確認する。演習問題に取り組む場合もある。	【予習】左記キーワードを教科書等で調べて、ノートにまとめる。【復習】①無次元整理式（実験式）の使い方に十分慣れ、ヌセルト数、レイノルズ数、伝熱計算ができるようになるまで繰り返し練習する。②自然対流現象の発生、発達について理解し、自然対流熱伝達に関する計算ができるように練習する。	40 60
10	【中間振り返り】総合演習２テーマ７〜テーマ１０の内容を中心に、中間振り返り授業として個人またはグループで演習を行う。	【中間振り返り演習】問題演習、討論等を行う。なお、板書を指示することがある。【自己点検】キーワードに関する理解度を確認する。演習問題に取り組む場合もある。	【予習】演習の範囲の内容を、十分復習しておく。【復習】演習問題は全て解けるように繰り返し練習する。	60 60
11	小テスト２テーマ７〜テーマ１０の範囲で小テストを行う。問題の解答を解答用紙に記入して提出する。時間内にできなかった問題を宿題にすることがある。テーマ１２「自然対流熱伝達（２）」自然対流熱伝達の簡単な計算法について、無次元整理式を含めて学ぶ。	小テストでは問題の解答を解答用紙に記入して、提出する。通常授業では、以下のキーワードに関する内容を説明する。テーマ１２【キーワード】グラスホフ数、レイリー数、ガリレオ数【自己点検】キーワードに関する理解度を確認する。演習問題に取り組む場合もある。	【予習】小テスト範囲の内容を十分復習する。左記キーワードを教科書等で調べて、その物理的意味を含めてノートにまとめる。【復習】小テストの問題が完全に理解でき、解けるようになるまで、繰り返し練習する。自然対流熱伝達に関する計算ができるように練習する。レポートが課された場合は作成する。	120 60
12	テーマ１３「相変化を伴う熱伝達（１）」沸騰熱伝達を中心に説明する。強制対流沸騰にも触れる。【中間振り返り】総合演習３テーマ１１〜テーマ１２の内容を中心に、中間振り返り授業として個人またはグループで演習を行う。	以下のキーワードに関する内容を説明する。テーマ１３【キーワード】沸騰曲線、過熱度、サブクール沸騰、核生成、核沸騰、限界熱流束、バーンアウト、遷移沸騰、膜沸騰、気泡流、スラグ流、凝縮熱伝達、滴状凝縮、膜状凝縮【中間振り返り演習】総合演習では問題演習、討論等を行う。なお、板書を指示することがある。【自己点検】キーワードに関する理解度を確認する。演習問題に取り組む場合もある。	【予習】左記キーワードを教科書等で調べ、ノートにまとめる。【復習】①沸騰熱伝達について理解し、沸騰曲線を描くことができ、説明できるようになる。②①凝縮現象について説明できるようになる。滴状凝縮、膜状凝縮と熱伝達との関係を説明できるようになる。	40 60
13	テーマ１４「ふく射伝達（１）」熱ふく射現象、ステファンボルツマンの法則、などについて学ぶ。小テスト３テーマ１１〜テーマ１３の範囲で小テストを行う。問題の解答を解答用紙に記入して提出する。時間内にできなかった問題を宿題にすることがある。	通常授業では、以下のキーワードに関する内容を説明する。テーマ１４【キーワード】電磁波、反射率、吸収率、透過率、キルヒホッフの法則、白体、完全黒体小テストでは問題の解答を解答用紙に記入して、提出する。【自己点検】キーワードに関する理解度を確認する。演習問題に取り組む場合もある。	【予習】小テスト範囲の内容を十分復習する。左記キーワードを教科書等で調べて、その物理的意味を含めてノートにまとめる。【復習】演習問題は全て解けるように繰り返し練習する。授業の内容を十分理解する。	60 60
14	テーマ１５「輻射伝達（２）」プランクの法則、ウィーンの変移則、キルヒホッフの法則などについて説明する。【達成度確認試験】これまでに学んだ全範囲を対象に、達成度を確認する。	通常授業では、以下のキーワードに関する内容を説明する。テーマ１５【キーワード】プランクの法則、ウィーンの変移則、キルヒホッフの法則【試験】問題の解答を解答用紙に記入して、提出する。【自己点検】キーワードに関する理解度を確認する。演習問題に取り組む場合もある。	【予習】小テスト範囲の内容を十分復習する。左記キーワードを教科書等で調べて、その物理的意味を含めてノートにまとめる。【復習】小テストの問題が完全に理解でき、解けるようになるまで、繰り返し練習する。自然対流熱伝達に関する計算ができるように練習する。授業の内容を十分理解し、計算ができるようになる。レポートが課された場合は作成する。	120 60
15	【達成度確認試験の解説】前週に実施した試験の解説を行い、自己点検を実施する。【本科目を通して全体の総復習】これまでに学習した内容を簡単に整理して，今後の学習に役立てられるように、応用的な視点から適用例を例示する。	【採点した解答用紙の確認】問題の解答を確認し、その採点に誤りがないかを確認する。また、解答および採点に不明な点は質問を受け付ける。通常授業では、以下のキーワードに関する内容を説明する。テーマ１５【キーワード】これまでの本科目で頻出したキーワードを中心に総復習を行い、記憶の定着に寄与することを期待する。【自己点検】キーワードに関する理解度を確認する。演習問題に取り組む場合もある。	【予習】試験の範囲の内容を、十分復習しておく。【復習】試験問題は全て解けるように繰り返し練習する。【注意】１５回の授業時には、この科目の学習で使用した自筆ノートを必ず持参する。集めてレポートとして評価することがある。	180