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燃焼理工学

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科目ナンバリング
  • G-ENE03 63322 LJ71
開講年度・開講期 2020・前期
単位数 2 単位
授業形態 講義
配当学年 修士
対象学生 大学院生
使用言語 日本語
曜時限 火1
教員
  • 川那辺 洋(エネルギー科学研究科 教授)
  • 林 潤(エネルギー科学研究科 准教授)
授業の概要・目的 反応速度および着火過程、燃焼の熱力学、有害物質生成機構など燃焼工学の基礎事項を概説するとともに、層流炎および乱流炎の火炎構造と安定性、液体燃焼の燃焼過程とその関連事項について述べる。
到達目標 各種の熱・動力システムにおける駆動源として重要なプロセスである燃焼現象を正しく理解し,様々な燃焼形態に内包する物理・化学プロセスについて考察するとともに,設計・制御に活用してクリーンでかつ高効率なエネルギー変換過程を実現するために有用な知識を修得する.
授業計画と内容 以下の内容について講述する。
1) 物質の性質【1週】
  燃焼と量子力学、単電子原子の状態、原子の構造、酸素の構造と反応性、ボンドおよび気体分子の構造
2) 燃焼反応【2週】
  反応式および反応速度、速度定数、活性化エネルギー
3) 燃焼の開始【1週】
 自然着火温度(自発着火温度)、引火点、可燃限界、最小点エネルギーと消炎距離
4) 気体燃料の酸化【1週】
  水素の酸化、一酸化炭素COの酸化、炭化水素HCの酸化
5) 燃焼の熱力学【2週】
  化学量論、反応熱、化学平衡、燃焼ガスの平衡組成、断熱火炎温度
6) 燃焼生成物【1週】
  燃焼中における窒素酸化物の発生、固形炭素(スス)の発生、火炎中のイオン
7) 予混合火炎【2週】
  燃焼波とデトネーション、層流予混合炎の構造と燃焼速度、実際の火炎とその安定性、乱流予混合火炎
8) 拡散火炎【1週】
  噴流拡散炎の形状変化、層流拡散火炎、変遷領域、乱流拡散火炎、拡散火炎の安定性
9) 液体・固体の燃焼【2週】
  液滴の蒸発,火炎形態,噴霧燃焼
10) 燃焼計測【1週】
  温度、圧力、流速、流量、ガス組成
11) フィードバック【1週】
成績評価の方法・観点 平常点(20%)と定期試験(80%)の成績を合わせて100点満点で評価する.平常点評価には出席回数とレポートの評価を含む
履修要件 特になし
授業外学習(予習・復習)等 授業の前に,身の回りにある火炎や燃焼現象を対象に,燃料や反応の開始,燃焼形態,等の特徴を予備的に考察しておくことが望ましい.また,授業後は講義内容を復習し,各種燃焼システムを適正に管理・運用するための設計・制御の方法について理解する.
教科書
  • 適宜,授業内容を示すプリントをKULASISに掲載する。受講に際しては、各自でそれをダウンロードし、印刷したものを持参すること。