タグ: 熱力学

機械工学

エクセルギーとは？熱力学の基本理論からわかりやすく解説｜エクセルギーの求め方は？

昨今たびたび深刻な被害をもたらしている気候変動は人類の活動がもたらした地球温暖化によるものと考えられており、エネルギーの使い方を抜本的に見直し、改善していく必要があります。 本コラムでは、エネルギーを考える …

機械工学

《伝熱の基礎⑤》相変化を伴う伝熱現象｜沸騰伝熱と凝縮伝熱をやさしく解説

伝熱の基礎に関する連載最終回は、相変化を伴う伝熱現象を解説します。 相変化を伴う伝熱は潜熱による多量の熱を輸送できるため、幅広い用途で活用されています。 １．沸騰伝熱 沸騰伝熱は身近な現象であると共に、応用 …

機械工学

《伝熱の基礎④》輻射伝熱の必須知識まとめ｜用語、法則、伝熱計算の例など

今回は伝熱の３形態から輻射伝熱の基礎を解説します。 輻射（ふく射）伝熱は、真空中でも熱が伝わる伝熱機構で、伝導伝熱や対流熱伝達とは伝熱のメカニズムが大きく異なります。 本記事では、輻射伝熱を理解する上で必要 …

機械工学

最低限知っておきたい冷蔵庫の技術知識・要点解説（仕組み/機能/技術トレンドなど）

冷蔵庫とは、一般的に、食品を貯蔵するために、収容部の温度を低温度に保つことができる装置を言います。 古くは氷冷蔵庫もありましたが、現在では、冷凍庫を備えた電気冷蔵庫のことを指していることが多いです。 国産第 …

機械工学

《伝熱の基礎③》対流熱伝達の必須知識まとめ［ニュートンの冷却法則/温度境界層と速度境界層など］

今回は伝熱の３形態から対流熱伝達の基礎を解説します。 対流熱伝達の詳細な理解には流体力学の知識が必要になりますが、本記事では流体力学に関しては定性的な説明に留めて、対流熱伝達の考え方と基礎知識を中心に解説し …

技術のキホン

３分でわかる技術の超キホン 断熱材料の基礎知識｜熱伝導と断熱材の仕組みをやさしく解説

地球温暖化問題、円安によるエネルギー価格や電気代の高騰・・・、対象が地球規模の話から身近な生活の話とかけ離れていますが、普段使用する空調の温度を少し調整することで二酸化炭素排出量削減と省エネが期待できます。 …

機械工学

《伝熱の基礎②》伝導伝熱の必須知識まとめ [フーリエの法則/熱伝導方程式/定常熱伝導/熱抵抗など]

今回は伝熱の３形態のなかで最も基本的な現象である「伝導伝熱」の基礎を解説します。 １．伝導伝熱の具体例 図1のようなフライパンの調理では、ガスコンロの炎からフライパンが受けた熱は鉄板内を移動して具材を加熱し …

機械工学

《伝熱の基礎①》熱対策の重要性｜熱と温度を工学的に整理

熱の移動を扱う伝熱工学は、機械系や化学工学系以外の技術者にとって学習の機会が少ない技術分野です。 一方で実際の物理現象は熱の発生と移動を伴うため、家電製品からロケットといった幅広い分野で伝熱の知識が必要にな …

機械工学

【早わかりポンプ】ドライ運転の防止(原因/対策)とポンプの熱力学的側面

真空ポンプなど特殊なものを除き、ポンプは基本的に内部が液体で満たされた状態で運転することを想定して作られる回転機械ですので、ガスや空気の混入を嫌います。 ポンプ内部にガスや空気が混入した状態で運転（ドライ運 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】冷凍機の種類と仕組み、性能の考え方

当連載コラムの「熱交換器の種類・分類と特徴、伝熱計算の基礎知識」の中で、エアコンにも熱交換器が活躍していることを書きました。 一般家庭、小規模の事務所・店舗などの、限られた空間（部屋）を、エアコンを用いて空 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】熱交換器の種類・分類と特徴、伝熱計算の基礎知識

固体壁の両側に、高温流体と低温流体を通して熱量の交換を行う機器を「熱交換器」（Heat Exchanger）といいます。 熱交換器は、熱伝導と熱伝達という2種類の熱移動理論を用いて、高温流体と低温流体の間で …

機械工学

【機械設計マスターへの道】機械工学で用いる「単位」のまとめ

これまで機械設計に関するコラムの中でも折りにつけ触れてきましたが、今回のコラムであらためて「単位」についてまとめて確認したいと思います。 機械設計では、各種力学の知識をもとに、機械がその機能を発揮し、かつ安 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】伝熱３形態の最重要ポイントを整理（熱伝導/熱伝達/放射）［熱力学の基礎知識⑤］

今回は「熱移動」(Heat Transfer)、すなわち高温部から低温部へ熱が伝わっていく現象である「伝熱」の基本について解説します。 伝熱のしくみには、「熱伝導」「熱伝達」「放射」という3つの基本的な分類 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】カルノーサイクルと逆カルノーサイクル［熱力学の基礎知識④］

今回の連載コラムは、熱機関や冷凍機などで行われる作動流体のサイクルについて解説します。   １．熱力学における「サイクル」 図1のように、作動流体がある経路を通って状態変化し、違う経路をたどって元 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】気体の状態変化［熱力学の基礎知識③］

熱力学の原理を利用する機械では、作動物質として気体を扱うものが数多くあります。 気体の状態変化について理解することは、熱力学を学ぶ上で非常に重要です。 １．理想気体 気体の状態変化を論ずる上では先ず、気体分 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】第一法則と第二法則［熱力学の基礎知識②］

今回のコラムでは、熱力学の法則について解説します。   １．熱力学の第1法則 機械的仕事は熱に変換されます。 エネルギーが変換されるとき、これによってエネルギーが消滅したり、新しく作られたりするこ …

機械工学

【機械設計マスターへの道】熱と仕事とエネルギー［熱力学の基礎知識①］

  熱力学は、機械工学の4力学（材料力学、機械力学、流体力学、熱力学）の一つで、熱と機械的仕事の関係や各種エネルギー、気体の状態変化、あるいは熱の移動、などを調べたり解析したりする学問です。 エン …