2019年度 エネルギーデバイス論第一 すずかけ   Interdisciplinary principles of energy devices 1 すずかけ

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開講元
エネルギーコース
担当教員名
萩原 誠  末包 哲也  奥野 喜裕  長崎 孝夫  森 伸介 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火3-4(W241,G115)  
クラス
すずかけ
科目コード
ENR.A403
単位数
1
開講年度
2019年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
2019年4月5日
講義資料更新日
2019年6月3日
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

エネルギーには熱,化学,機械,電気,核エネルギーなど多様な種類があるが,我々の生活で必要とするエネルギー源は動力と電力である。しかしながら,これらの動力は自然界に一次エネルギーとして存在しないために,利用可能な一次エネルギー源から必要に応じて供給する必要がある。エネルギーデバイスには,発電機,熱機関,ヒートポンプ,原子力,燃料電池,太陽電池,発光デバイス,二次電池など様々な種類が存在する。これらのエネルギー変換デバイスは,効率が熱力学の制限を受けるばかりでなく,種々の技術科学的な制約の上で動作している。よって,これらのエネルギーデバイスの動作原理を学ぶことは,将来の持続可能社会の実現に向けて非常に重要である。エネルギーコースでは,エネルギーデバイス論第一およびエネルギーデバイス論第二を通じて,エネルギー変換機器の動作原理や長所,短所および先端技術動向を含めて総合的に学ぶ。

本講義では,エネルギー変換システムにおける要素技術のうち,機械的運動や熱を利用するエネルギーデバイスの動作原理と特徴を理解することを目的とする。具体的にはエネルギーデバイスとして,発電機,熱機関,ヒートポンプ,原子力を取り上げ,原理と効率限界などを総合的に講述する。これらのエネルギー変換機器の巧妙な動作原理に触れることにより,受講生の熱力学やその他の関連技術・学問領域への深い理解を促す。

到達目標

講義終了後,受講者は下記の各項目を行うことが可能になる。

1. 発電機の基礎的事項について説明する
2. 熱機関の基礎的事項について説明する
3. ヒートポンプ技術の基礎的事項について説明する
4. 原子力の基礎的事項について説明する
5. 熱力学に基づいてエネルギー変換デバイスの動作原理と効率の限界を説明する

キーワード

発電機,熱機関,ヒートポンプ,原子力

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力

授業の進め方

初回に講義全体のガイダンスを行った後,各デバイスについて2回もしくは1回の講義で説明を行います。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 熱エネルギー変換デバイスの全体像,熱力学第二法則の視点,エネルギーのカスケード利用(末包哲也教授) エネルギー変換と熱力学第二法則の関連性を説明できる。
第2回 発電機の基礎(藤田英明教授, 奥野喜裕教授) 発電機の基礎について説明できる。
第3回 発電機の応用(藤田英明教授, 奥野喜裕教授) 発電機の応用について説明できる。
第4回 ガスタービン,ディーゼル,オットー,スターリンサイクルなど空気理想サイクルの概要と基礎(花村克悟教授,末包哲也教授) ブレイトンサイクルの動作原理とエネルギー変換技術における位置づけを説明できる。
第5回 相変化を伴う熱機関であるランキンサイクル(蒸気サイクル)の概要と基礎(花村克悟教授,末包哲也教授) ランキンサイクルの動作原理やエネルギーのカスケード利用について説明できる。
第6回 原子力の基礎(森伸介准教授):発電用原子炉の現状と開発動向,核分裂反応とエネルギー,軽水炉の構造と安全装置,核燃料サイクルと次世代炉 原子力発電の原理や軽水炉の構造と安全装置および核燃料サイクルと次世代炉について説明できる。
第7回 ヒートポンプの基礎と応用(大河誠司准教授,長﨑孝夫准教授):逆カルノーサイクルと成績係数,ヒートポンプの種類と用途,圧縮式ヒートポンプの技術の進化,冷媒の歴史 ヒートポンプの種類、構造、原理、技術の進化などについて、概略説明できる。
第8回 全体の総括(大河誠司准教授,長﨑孝夫准教授,萩原誠准教授) 各々のテーマについて重要なポイントを説明できる。

教科書

教科書は使用しません。必要に応じて資料を配布します。

参考書、講義資料等

必要に応じて参考文献を示します。

成績評価の基準及び方法

期末試験、講義中の簡単なクイズにより評価する。

関連する科目

  • ENR.A404 : エネルギーデバイス論第二

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特になし。

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