理工学研究科Graduate School of Science and Engineering
MEC500X1（機械工学 / Mechanical engineering 500）応用熱力学特論Applied Thermodynamics
川上 忠重Kawakami TADASHIGE
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学研究科Graduate School of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | YA011 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 春学期授業/Spring |
| 曜日・時限Day/Period | 月2/Mon.2 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | 2 |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| カテゴリーCategory | 機械工学専攻 |
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Outline (in English)
(Course outline)
The aim of this course is to achieve a comprehensive understanding of the fundamental concepts and principles of gas cycles and vapor cycles and their applications for thermodynamics theoretical cycles.
(Learning objectives)
The objectives of this integrated subject are as follows: 1.Evaluate the performance of gas power cycles for which the working fluid remains a gas throughout the entire cycle. 2.Analyze both closed and open gas power cycles.3.Analyze vapor power cycles in which the working fluid is alternately vaporized and condensed.4.Investigate ways to modify the basic Rankine vapor power cycle to increase the cycle thermal efficiency.
(Learning activities outside of classroom)
Students will be expected to have completed the required assignments after each class. Your study time will be more than four hours for a class.
(Grading criteria/Policies)
Your final grade will be decided according to the following process:
・The ratio of class attendance over 70％（over 10/14) will be decided the final grade
・Usual performance score 60%, term-end examination 40%
To pass, students must earn at least 60 points out of 100.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
熱力学の２つの重要な応用分野に動力の生産と冷凍があり、通常、これらは両方とも熱力学的サイクルで運転される系によって行われる。熱力学的サイクルはまた、サイクルを循環する物質である作動流体の相によって、ガスサイクルと蒸気サイクルに分類できる。本授業では、ガス動力サイクルおよび蒸気サイクルの応用熱力学的な観点からの作動原理および各種性能評価に関する理解を目的とする。
到達目標Goal
【到達目標】
１）熱力学の第二法則を中心に、ガス動力サイクルおよび蒸気サイクルにおける熱の不可逆性について考察することができる。
２）ガス動力サイクルおよび蒸気サイクルの作動原理から、熱力学観点からの状態量の変化および各種効率について適用することができる。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」「DP3」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
応用熱力学の歴史と現在の応用熱力学についての知識を必要とする分野における基礎理論（各種熱機関およびサイクル）およびその応用を講義・輪読形式で教授する。必要に応じて輪講形式、グループワークおよびポートフォリオにより実際面との関連について検討することにより理解を深める。
春学期の授業の一部はオンラインでの開講を予定している。それにともなう各回の授業計画の変更については、学習支援システムでその都度提示する。
課題等の提出・フィードバックは、適宜、「学習支援システム」と授業を通じて行う予定である。
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
あり / Yes
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
第1回[対面/face to face]：ガス動力サイクルの基本原理
ガス動力サイクル解析における理想化と単純化モデル、カルノーサイクルの工学的価値および理論空気サイクルについて
第2回[対面/face to face]：往復機関の作動原理（１）火花点火エンジン
オットーサイクルの作動原理、理論熱効率および平均有効圧力について
第3回[対面/face to face]：往復機関の作動原理
（２）圧縮点火エンジン
ディーゼルサイクルの作動原理、理論熱効率、自己着火のメカニズムおよび理論熱効率
第4回[対面/face to face]：往復機関の作動原理（３）複合圧縮点火エンジン
高速ディーゼルサイクルの作動原理、理論熱効率および平均有効圧力について
第5回[対面/face to face]：スターリングサイクルとエリクソンサイクルの作動原理
閉じた系でのスターリングサイクルおよび定常流れ系でのエリクソンサイクルの熱効率について
第6回[対面/face to face]：閉じた系および開いた系でのガスタービンエンジン
ブレイトンサイクルの作動原理、圧力比、コンプレッサー効率およびタービン効率について
第7回[対面/face to face]：再生を伴うブレイトンサイクル
再生を伴うブレイトンサイクルの有効率、理論熱効率について
第8回[対面/face to face]：中間冷却、再熱および再生を伴うブレイトンサイクル
単段コンプレッサーおよび２段コンプレッサーを用いたサイクルの作動権原理および理論熱効率
第9回[対面/face to face]：理想的ジェット推進サイクル
ターボジェットエンジンの基本構成要素、推進動力および推進効率について
第10回[対面/face to face]：ガス動力サイクルの第二法則解析
閉じた系と定常流れ系におけるエクセルギーと不可逆損失について
第11回[対面/face to face]：蒸気動力サイクル（１）
カルノー蒸気サイクルの作動原理および問題点について
第12回[対面/face to face]：蒸気動力サイクル（２）
ランキンサイクルの作動原理、エネルギー解析および熱消費率について
第13回[対面/face to face]：蒸気動力サイクル（３）
ランキンサイクルの熱効率向上と理想的再熱ランキンサイクルについて
第14回[対面/face to face]：蒸気動力サイクルの第二法則解析
蒸気動力サイクル(１)から（３）を踏まえたエクセルギーおよび不可逆損失について
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習時間は、各４時間を標準とします。】基礎熱学、工業熱力学、伝熱工学、内燃機関および燃焼工学が理解されていることが、講義理解の必須条件であり、適宜、講義内容について、上記科目の理解不足の部分について、積極的に学習する。
また、関連する専門書・論文等を調査し研究する。
テキスト（教科書）Textbooks
講義中に資料として配布する。
参考書References
講義中に資料として紹介する。
成績評価の方法と基準Grading criteria
春学期の少なくとも前半がオンラインでの開講となったことにともない、成績評価の方法と基準も変更する。
評価方法：授業への取組み状況(30%)および3回程度の課題提出レポート(70%)で評価するが、原則として課題提出率70%以上を成績評価対象とする。
評価基準： 本科目において設定した到達目標を60％以上達成している学生を合格とする。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
特に改善点については指摘はありませんでした。最新の研究動向との関連について、適宜講義中に入れていきますので、積極的に授業後の考察も各自行ってください。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
各授業のお知らせ、教材の配布および課題提出等は、学習支援システムで行います。