目 次
第1章

概論･････････････････････････････････････ 1

2・3・2 集中熱容量モデル････････････････････ 39

1・1 伝熱工学の意義･･･････････････････････････ 1

2・3・3 半無限固体･･････････････････････････ 40

1・2 本書の使用法･････････････････････････････ 4

2・3・4 平板････････････････････････････････ 43

1・3 伝熱とは･････････････････････････････････ 5

2・3・5 過渡熱伝導の簡易推定法･･････････････ 471・4 熱輸送とその様式･････････････････････････ 6

2・3・6 差分法による数値解法････････････････ 48

1・4・1 熱輸送様式･･･････････････････････････ 6
1・4・2 伝導伝熱･････････････････････････････ 7

第3章

対流熱伝達 ････････････････････････････ 55

1・4・3 対流熱伝達･･･････････････････････････ 8

3・1 対流熱伝達の概要････････････････････････ 55

1・4・4 ふく射伝熱･･････････････････････････ 10

3・1・1 身近な対流熱伝達････････････････････ 55

1・5 単位と単位系････････････････････････････ 11

3・1・2 層流と乱流･･････････････････････････ 56

1･5･1

SI･･････････････････････････････････ 12

3・1・3 熱伝達率と境界層････････････････････ 56

1・5・2

SI 以外の単位系と単位の話････････････ 12

3・2 対流熱伝達の基礎方程式 ･････････････････ 57

1・6 伝熱の微視的理解＊･･････････････････････ 14

3・2・1 連続の式＊･･････････････････････････ 57

1・6・1 内部エネルギー＊････････････････････ 14

3・2・2 ナビエ・ストークスの式＊ ････････････ 58

1・6・2 微視的エネルギーの伝播＊････････････ 14

3・2・3 エネルギーの式＊ ･･･････････････････ 59

1・7 熱力学と伝熱との関係････････････････････ 15

3・2・4 非圧縮性流体の基礎方程式 ･･･････････ 61

1・7・1 閉じた系････････････････････････････ 15

3・2・5 境界層近似と無次元数 ･･･････････････ 63

1・7・2 開いた系････････････････････････････ 16

3・3 管内流の層流強制対流････････････････････ 67

1・7・3 境界面におけるエネルギー収支････････ 18

3・3・1 十分に発達した流れ･･････････････････ 67

1･7･4

3・3・2 十分に発達した温度場････････････････ 69

伝熱と熱力学第 2 法則との関係････････ 19

3・3・3 等熱流束壁過熱下の温度場･････････････70
伝導伝熱････････････････････････････････ 23

3・3・4 等温壁加熱下の温度場････････････････ 72

2・1 熱伝導の基礎････････････････････････････ 23

3・3・5 助走区間の熱伝達 ･･･････････････････ 73

2・1・1 フーリエの法則･･････････････････････ 23

3・4 物体まわりの強制対流層流熱伝達･･････････ 75

2・1・2 熱伝導率････････････････････････････ 23

3・4・1 水平平板からの強制対流層流熱伝達････ 75

2・1・3 熱伝導方程式････････････････････････ 25

3･4･2

第2章

任意形状物体からの2・1・4 境界条件････････････････････････････ 26

強制対流層流熱伝達･････ 77

2・1・5 熱伝導方程式の無次元化･･････････････ 27

3・5 乱流熱伝達の概略････････････････････････ 79

2・2 定常熱伝導 ････････････････････････････ 28

3・5・1 乱流の特徴･･････････････････････････ 79

2・2・1 平板の定常熱伝導････････････････････ 28

3･5･2

レイノルズ平均＊･･･････････････････ 81

2・2・2 円筒の常熱伝導･･････････････････････ 33

3・6 強制対流乱流熱伝達･･････････････････････ 82

2・2・3 拡大伝熱面･･････････････････････････ 35

3・6・1 円管内乱流強制対流･･････････････････ 82

2・3 非定常熱伝導････････････････････････････ 38

3・6・2 水平平板からの乱流強制対流･･････････ 84

2・3・1 過渡熱伝導･･････････････････････････ 38

3・6・3 強制対流の相関式････････････････････ 85

3・7 自然対流熱伝達･･････････････････････････ 87

4･6･1

3・7・1 ブシネ近似と基礎方程式･･････････････ 87
3・7・2 垂直平板からの層流自然対流･･････････ 88

ガスにおけるふく射の吸収・放射機構･･･････ 117

4･6･2

ガス層による3・7・3 垂直平板からの乱流自然対流･･････････ 91

ふく射の吸収（ビアの法則）･･････ 118

3・7・4 自然対流の相関式････････････････････ 91

4・6・3 ガス層からの放射と放射率･･･････････ 118
4・6・4 実在ガスの放射率と吸収率･･･････････ 120

第4章

ふく射伝熱 ････････････････････････････ 99

4・6・5 実在ガスを含むふく射伝熱･･･････････ 120

4・1 ふく射伝熱の基礎過程････････････････････ 99
4・1・1 伝導・対流・ふく射の伝熱 3 形態･･････ 99

第5章

4・1・2 ふく射とは･･････････････････････････ 99

5・1 相変化と伝熱･････････････････････････････ 123

4・1・3 ふく射の放射機構＊･････････････････ 100

5・2 相変化の熱力学･･･････････････････････････ 124

4・1・4 伝導とふく射の伝熱機構･････････････ 100

5・2・1 物質の相と相平衡･･･････････････････ 124

4・1・5 ふく射の反射，吸収，透過････････････ 101

5・2・2 過熱度と過冷度･････････････････････ 125

4・2 黒体放射･･･････････････････････････････ 101

5・2・3 表面張力･･･････････････････････････ 126

4・2・1 プランクの法則･････････････････････ 102

5・3 沸騰伝熱の特徴･･･････････････････････････ 128

4・2・2 プランクの法則の導出＊･････････････ 103

5・3・1 沸騰の分類･････････････････････････ 128

4・2・3 ウィーンの変位則･･･････････････････ 105

5・3・2 沸騰曲線･･･････････････････････････ 128

4・2・4 ステファン・ボルツマンの法則････････ 105

5・3・3 沸騰伝熱に影響を及ぼす主要因子･････ 130

4・2・5 黒体放射分率･･･････････････････････ 106

5・4 核沸騰･･･････････････････････････････････ 130

4・3 実在面のふく射特性･････････････････････ 107

5・4・1 気泡の成長と離脱･･･････････････････ 130

4・3・1 放射率とキルヒホッフの法則･････････ 107

5・4・2 核沸騰伝熱のメカニズム･････････････ 134

4・3・2 黒体と灰色体および非灰色体･････････ 108

5・4・3 核沸騰伝熱の整理式･････････････････ 135

4・3・3 実在面の放射率･････････････････････ 108

5・5 プール沸騰の限界熱流束･･･････････････････ 137

4･3･4

5・6 膜沸騰･･･････････････････････････････････ 137

実在面の全放射率，全吸収率，相変化を伴う伝熱･･･････････････････････ 123

全反射率と半球放射率････ 109

5・7 流動沸騰･････････････････････････････････ 141

4・4 ふく射熱交換の基礎･････････････････････ 110

5・7・1 気液二相流動様式･･･････････････････ 141

4・4・1 平行平面間のふく射伝熱･････････････ 110

5・7・2 管内沸騰伝熱･･･････････････････････ 142

ふく射強度･････････････････････････ 111

5・8 凝縮を伴う伝熱･･･････････････････････････ 143

4・4・3 物体面間の形態係数･････････････････ 1125・8・1 凝縮の分類とメカニズム･････････････ 143

4・5 黒体面間および灰色面間のふく射伝熱･････ 114

5・8・2 層流膜状凝縮理論･･･････････････････ 144

4・4・2

4･5･1

黒体面で構成された
閉空間系のふく射伝熱････ 114

4･5･2

灰色面で構成された
閉空間系のふく射伝熱･･････ 115

4・6 ガスふく射･････････････････････････････ 117

5・8・3 ヌセルトの解析･････････････････････ 145
5・8・4 水平円管表面の膜状凝縮･････････････ 149
5･8･5

管群の膜状凝縮････････････････････ 150

5･8･6

不凝縮気体と凝縮気体が混在する場合の凝縮･････ 151

5・8・7 滴状凝縮･･･････････････････････････ 152

5・8・8 滴状凝縮に影響を及ぼす因子･････････ 152

7・2・2 熱交換器の設計･････････････････････ 191

5・9 融解・凝固を伴う伝熱････････････････････ 153

7・2・3 熱交換器の性能変化･････････････････ 194

5・10 その他の相変化と伝熱･･････････････････ 157

7・3 機器の冷却･････････････････････････････ 195
7・3・1 熱設計の必要性･････････････････････ 195

第6章

物質伝達･･･････････････････････････････ 161

7・3・2 熱抵抗･････････････････････････････ 195

6・1 混合物と物質伝達･･･････････････････････ 161

7・3・3 空冷技術･･･････････････････････････ 197

6・1・1 物質伝達とは･･･････････････････････ 161

7・3・4 液体冷却･･･････････････････････････ 199

6・1・2 物質伝達の物理･････････････････････ 161

7・4 断熱技術･･･････････････････････････････ 200

6・1・3 濃度の定義･････････････････････････ 162

7・4・1 断熱材･････････････････････････････ 200

6・1・4 速度と流束の定義･･･････････････････ 163

7・4・2 断熱技術･･･････････････････････････ 201

6・2 物質拡散･･･････････････････････････････ 164

7・5 その他の伝熱機器･･･････････････････････ 202

6・2・1 フィックの拡散法則･････････････････ 164

7・5・1 ヒートパイプ･･･････････････････････ 202

6・2・2 拡散係数･･･････････････････････････ 1667・5・2 ペルチェ素子の応用･････････････････ 203

6・3 物質伝達の支配方程式･･･････････････････ 166

7・5・3 その他の最新の熱交換技術･･･････････ 205

6・3・1 化学種の保存･･･････････････････････ 166

7・5・4 充填層と流動層･････････････････････ 206

6・3・2 境界条件･･･････････････････････････ 168

7・6 温度と熱の計測･････････････････････････ 208

6・4 物質拡散の例･･･････････････････････････ 169

7・6・1 温度計測･･･････････････････････････ 208

6・4・1 静止媒体中の定常拡散･･･････････････ 169

7・6・2 熱量と熱流束計測･･･････････････････ 210

6・4・2 静止気体中の一方向拡散･････････････ 171

7・6・3 流体速度計測･･･････････････････････ 210

6・4・3 均質化学反応を伴う拡散･････････････ 173
6・4・4 流下液膜への拡散･･･････････････････ 174第8章

伝熱問題のモデル化と設計･･･････････････ 215

6・4・5 非定常拡散･････････････････････････ 175

8・1 伝熱現象のスケール効果･････････････････ 215

6・5 対流物質伝達･･･････････････････････････ 176

8・2 無次元数とその物理的意味･･･････････････ 216

6・5・1 物質伝達率･････････････････････････ 176

8・2・1 次元解析･･･････････････････････････ 216

6･5･2

8・2・2 方向性次元解析･････････････････････ 217

対流物質伝達において重要なパラメータ････････ 177

8・2・3 無次元数と相似則＊･････････････････ 218

6・6 物質と熱の結合作用･････････････････････ 180

8・3 モデル化と熱設計･･･････････････････････ 220
8・4 実際の熱交換器の設計･･･････････････････ 230

第7章

伝熱の応用と伝熱機器･･･････････････････ 183

7・1 熱交換器の基礎･････････････････････････ 183
7・1・1 熱通過率･･･････････････････････････ 183
7・1・2 熱通過に伴う流体の温度変化･････････ 184
7・1・3 対数平均温度差･････････････････････ 185
7・1・4 実際の熱交換器とそれらの特徴･･･････ 186
7・2 熱交換器の設計法･･･････････････････････ 188
7・2・1 熱交換器の性能･････････････････････ 188