伝熱の基礎とExcelによる定常・非定常伝熱計算演習

伝熱工学の基礎知識が体系的に習得できます。さらに、Excelを用いて簡単な伝熱問題に対する非定常熱伝導方程式を解く方法を習得できます。学習した手法を用いるとExcelのアプリを自ら構築することも可能になります。なお、本セミナーでは解説する手法に基づいて実際に開発したオリジナルの伝熱解析ソフトを無償配布するため、使用方法をマスターすれば自分でプログラミングを行う必要もなくなります。
趣旨 　熱の移動に関する知識は伝熱工学として理論的に体系化され、熱の概念を扱う熱力学とともに熱工学分野の重要な科目となっています。機械系エンジニアにとって、伝熱が関与する諸問題を解決する上で伝熱現象の正しい理解は不可欠と言えます。本セミナーでは、初日に伝熱工学の基礎事項として熱の本質から始まり、様々な伝熱の形態やそれらの応用例としての熱交換器、フィン、内部発熱問題などを体系的に概説します。2日目には非定常および定常の1次元および2次元熱伝導問題を解くための基礎式、数値解法のテクニック、Excelを用いて伝熱計算を解く手法を解説します。

1日目

伝熱工学を理解する上で必要となる基礎事項を概説します。

1. 熱とは何か
2. 伝熱の3形式
3. 定常熱伝導と非定常熱伝導
4. 熱通過
5. 熱交換器の伝熱計算
6. フィンの伝熱
7. 放射伝熱
8. 沸騰
9. 凝縮
10. 物質拡散
11. 内部発熱問題

2日目

Excelを用いて伝熱問題を解く手法について解説し、実際にコンピュータを用いて配布オリジナルソフトの使い方を練習します。

1. 熱伝導方程式と差分近似
   1. 熱伝導方程式とは何か
   2. 解析解と数値解
   3. 差分近似とは何か
   4. 非定常熱伝導方程式の差分近似
   5. 定常熱伝導方程式の差分近似
2. 直交座標系1次元非定常熱伝導
   1. 差分近似式はこうなる
   2. 無限平行平板で両表面温度が一定の場合の計算例
   3. 多層無限平行平板の場合の計算例
   4. 対流熱伝達により無限平行平板の両表面温度が変化する場合の計算例
   5. 多層平行平板に一様熱流束が与えられ、反対側に対流熱伝達が存在する場合の計算例
   6. 応用 (1次元非定常熱伝導方程式を用いたモデリング)
3. 直交座標系2次元非定常熱伝導
   1. 差分近似式はこうなる
   2. 計算方法
   3. VBAの利用方法
   4. 境界面温度が変動する場合の計算式
   5. VBAによる境界面温度の計算
   6. 応用 (周囲を冷却される正方形断面管の温度分布)
4. 円柱座標系1次元非定常熱伝導の数値解法
   1. 円柱の表面温度が一定の場合の非定常1次元温度分布
   2. 円柱の表面温度が変化する場合の非定常1次元温度分布
5. 直交座標系定常熱伝導
   1. 差分近似式はこうなる
   2. 1次元定常熱伝導
   3. 壁面温度が固定される場合の2次元定常温度分布
   4. 壁面温度が固定されない場合の2次元定常温度分布
   5. 応用 (二重被覆電線の2次元温度分布)
6. 円柱座標系定常熱伝導
7. 非定常拡散
• 質疑応答