9.- 熱力学＆熱工学

熱力学は、平衡状態にあるシステムにおける熱、仕事、およびその他のエネルギーの発現の間の相互作用の研究を担当する物理学の分野です。熱力学的原理は、平衡状態にある巨視的システムの全体的な振る舞いを説明します。

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熱力学は、初期状態と最終状態のみを研究するため、熱伝達プロセスを扱いません。これらのプロセスは、実際の熱およびエネルギーフラックスを決定する伝導、対流、および放射プロセスに焦点を当てた熱技術の範囲に含まれます。

熱力学的現象を説明する基本的な法則は、さまざまなシステムにおける圧力、体積、および温度の関係の研究から、歴史を通じて研究されてきました。

  • オープンシステム：外部（冷却塔）と熱と質量を交換します。
  • クローズドシステム：外部（可動プランジャー付きのコンテナー）とのみ熱を交換します。
  • 隔離されたシステム：熱や質量を交換しません（理想的なサーモ）。

熱力学と熱技術には、火力発電所でのエネルギーの生産から冷凍システム、建築工学まで、多くの用途があります。

機器の主な実用的なアプリケーションは、エネルギーと熱の変換と交換を利用する熱機械です：エンジン、タービン、空調、暖房、ボイラー、ノズル、冷却塔…

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関連資料
熱力学＆熱工学 サブカテゴリー

9.1.- 熱力学の基礎と基本概念

熱力学は、モデル化されていない実在のシステムを実験的手法で研究する現象学の中の物理学の一分野です。その結果、それらは近似と変数の測定によって実験的に定義されています。マクロ的には、熱力学系は変数によって定義される。熱力学的変数を多数測定することができますが、システムを一意に決定するためには、状態関数である1つの数値だけが必要です。圧力、体積、温度、エントロピー、エンタルピーは最も重要な状態変数の一つです。熱力学的変数の変更に伴い、物質の集合状態の変化が起こる。凝集の基本的な状態は固体、液体、気体であり、それぞれの元素や化合物には、状態変化が起こる圧力や温度の条件があります。実際の熱力学系...
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9.2.- 暖房、 換気、 空調、 温水

多くの生活状況では、工業環境、住宅や温室など、特定の環境条件が必要とされます。空気のパラメータは、要件に応じて特定のインストールの助けを借りて変更することができます。通常の状態の空気中には、酸素が約23％、窒素が約76％、質量気体や蒸気が約1％含まれています。これらの中で最も重要なのは水蒸気であり、その割合は非常に小さいが、湿った表面や物質からの蒸発速度において基本的に重要である。エアコンや換気設備は、空気の湿度や温度や圧力などの他のパラメータを変更する責任があります。空気のパラメータが変更されているので、特定の条件を得るために給湯装置が使用されます。日常の環境では、水は衛生的な目的（浴...
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9.3.- ヒートポンプ

ヒートポンプとは、ある環境から別の環境に熱の形でエネルギーを交換する熱機械のことで、寒い場所から暖かい場所へとエネルギーを交換します。熱力学の第2原理により、熱は高温のものから低温のものへと自然に移動するため、その動作にはエネルギーの投入が必要です。ヒートポンプのサイクルは以下の通りです。圧縮:...
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9.4.- 冷凍

冷凍は、空間や身体の温度を下げたり、維持したりする熱力学的プロセスです。冷たい熱源から熱を取り出し、高温の熱源に熱を伝えるというプロセスです。エネルギーの輸送には冷却液を使用しています。最も普及しているのは、冷蔵サイクル方式です。このシステムは、古典的な圧縮サイクルに従う。圧縮：コンプレッサーは電気エネルギーを熱に変えて冷媒流体に伝え、圧力と温度を上げます。 凝縮：凝縮器の中で冷媒が気体状態から液体状態に変化し、熱源に熱を与える。 膨張：液体が気体に膨張して冷えること。 蒸発：冷熱源から熱が吸収されて冷媒に移動します。...
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9.5.- 熱油圧配管システム

熱油圧パイプラインは、熱設備の一部であるすべての流体輸送システムです。建物では、これらのシステムは暖房や衛生設備の一部として使用されています。伝導システムは特定の目的に基づいて設計され、計算されますが、その中で最も重要なのは、すべてのサービスを供給するために量と質の水を提供することです。建物への飲料水の供給には、3つのタイプの設備があります。一つは冷水工事、もう一つは温水工事、そして最後に排水や雨水の避難を含めた衛生工事です。一方、暖房は内部に水がある閉回路です。ボイラー内で加熱され、ラジエーター内で発熱します。人間が消費するための冷水設備は、タンク、パイプ、継手などの様々な要素で構成さ...
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9.6.- 熱伝達

熱力学の法則は、熱と仕事の間のエネルギー移動と相互作用を扱いますが、平衡系の場合のみです。その結果、初期状態と最終状態を決定することはできますが、中間過程の予測や定量化には役立ちません。熱伝達は、これらのプロセスを決定するための方法を提供します。熱伝達には3つのモードがあります。伝導：高い温度の領域から低い温度の領域への熱伝達を引き起こす温度勾配の効果によって固体媒体で発生します。単位時間あたりの伝導による熱伝達は、温度勾配に面積Aを乗じた値に比例します。対流：流体が固体表面に接触すると、流体の粒子と固体の間で交換が起こる。対流過程は2つある.自由対流：流体の粒子間の密度差が駆動力となる...
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9.7.- 熱交換器

熱交換器は、2つの流体間で熱を伝達するように設計された機械装置です。熱は、流体間の接触によって、あるいは流体を隔てる固体バリアを介して伝わります。空調、冷凍、冷房、空調などのシステムの基本的な要素です。直接接触式熱交換器は、2つの流れの摩擦によって熱が伝達されるものです。このタイプの熱交換器は、移送プロセスの後、流体が容易に分離可能な場合、例えば冷却塔などで使用されます。間接接触式熱交換器は、2つの流体を隔てる隔壁があり、対流と伝導によって熱を伝えます。間接接触熱交換器の中に 2...
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9.8.- 熱機械

熱機械は、圧縮性のある流体を介して高温から低温へのエネルギーの通過を繰り返すプロセスを通じて作業を行う機械要素のセットです。熱機械では、熱機械を通過する際に作動流体の密度が大きく変化します。逆に油圧式の機械では、この変化はごくわずかです。サーマルマシンの分類にはいくつかの基準があります。エネルギーの移動方向に応じて：モータまたは発電機。その体質によると：回転式またはレシプロ式。流れの連続性に応じて：体積流量または連続流量。燃焼場所により、外気燃焼か内気燃焼か。最も重要なのは火力発電機です。タービン：それは流体が連続的に通過し、シャフトを介してそのエネルギーを送信する回転機械です。流体は、...
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9.9.- 内燃エンジン

内燃機関は、作動筒内での燃焼過程を経て、燃料-空気混合物の化学エネルギーを機械エネルギーに変換する流体機械です。燃焼では、燃料に含まれるエネルギーがエンジン内部で着火とその後の酸化によって放出されます。内燃機関の主な種類は以下の通りです。オットーサイクル燃焼エンジン：従来のガソリンエンジンです。ディーゼルエンジン：ディーゼル燃料で走ります。オットーエンジンとディーゼルエンジンは、同じ主要要素（ブロック、ピストン、コンロッド、クランクシャフト、バルブ、シリンダーヘッド）を持ち、オットー用のキャブレターやディーゼル用のインジェクターのようないくつかの特定の要素を除いて、同じシステム（パワーシ...
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9.10.- インストールとメンテナンス

現代社会のニーズは、それに適応するために進化と改修を続けていかなければならないため、どの業界にとっても課題となっています。近年、新しい産業革命や「インダストリー4.0」、「モノのインターネット」(IIoT)や「スマートファクトリー」の出現により、既存のものを改修する際の新しい設備の設計における最も洗練された技術の応用により、これらのニーズに対応することが可能になりました。これらすべての技術的進歩と徹底した管理にもかかわらず、生産プロセスに関わるすべての要素が機械的・電気的な摩耗（努力、負荷など）を受け、その耐用年数が限られていることを忘れてはなりません。致命的な故障、生産停止、または非生...
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9.1.- 熱力学の基礎と基本概念 9.2.- 暖房、 換気、 空調、 温水 9.3.- ヒートポンプ 9.4.- 冷凍 9.5.- 熱油圧配管システム 9.6.- 熱伝達 9.7.- 熱交換器 9.8.- 熱機械 9.9.- 内燃エンジン 9.10.- インストールとメンテナンス

熱力学＆熱工学 の設備

1.- 物理学 2.- 電子工学 3.- 通信工学 4.- 電気工学 5.- エネルギー 6.- メカトロニクスと自動化 7.- 機械 8.- 流体力学 9.- 熱力学＆熱工学 10.- プロセス制御 11.- 化学工学 12.- 食品＆水処理技術 13.- 環境 14.- 生物医学工学 実験室付属品 カスタマイズされたパイロットプラント
9.1.- 熱力学の基礎と基本概念 9.2.- 暖房、 換気、 空調、 温水 9.3.- ヒートポンプ 9.4.- 冷凍 9.5.- 熱油圧配管システム 9.6.- 熱伝達 9.7.- 熱交換器 9.8.- 熱機械 9.9.- 内燃エンジン 9.10.- インストールとメンテナンス
9.10.1.- クションモデル 9.10.2.- 取り外し可能なモデル 9.10.3.- 設置および保守の慣行
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FREE AND FORCED CONVECTION HEAT TRANSFER EQUIPMENT - TCLFB
  • TCLFB
Available
9.6.- 熱伝達

TCLFB

自由・強制対流熱伝導実験装置

The Free and Forced Convection Heat Transfer Unit, "TCLFB", allows to study the efficiency ofdifferent exchangers, analyzing the heat transmission coefficients of each exchanger exposedto different airflows.Fan placed in the upper part of the...
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FLUIDIZATION AND FLUID BED HEAT TRANSFER UNIT - TTLFB
  • TTLFB
Available
11.1.1.- 流動化

TTLFB

流動化・流動床熱伝導実験装置

The Fluidization and Fluid Bed Heat Transfer Unit, "TTLFB", has been designed to provide visual and quantitative results related to the flow of air through a packed bed and a fluidized bed made of granular material. It provides clear experimental...
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LAMINAR/VISCOUS FLOW HEAT TRANSFER UNIT - TFLVB
  • TFLVB
Available
9.7.- 熱交換器

TFLVB

層流・粘性流熱交換実験装置

The Laminar/Viscous Flow Heat Transfer Unit, "TFLVB", is a laboratory scale unit designed to study heat transfer between hot oil flowing inlaminar flow through an internal tube and cold water that flows through the annulus (ring-shaped area).Oil...
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BOILING HEAT TRANSFER UNIT - TCEB
  • TCEB
Available
11.1.3.- 沸騰

TCEB

沸騰熱伝導実験装置

The Boiling Heat Transfer Unit, "TCEB", consists of a heating element horizontally mounted inside a vertical glass chamber submerged in coolant. This heating element is connected to a cylindrical copper sleeve in contact with the coolant. Attached...
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FILM AND DROPWISE CONDENSATION UNIT - TCPGB
  • TCPGB
Available
9.7.- 熱交換器

TCPGB

膜状・水滴状凝縮実験装置

The Film and Dropwise Condensation Unit, "TCPGB", has been specially designed for students use and to provide visual results and quantitative results related to heat transfer during condensation.Self-contained unit, which has its own steam...
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CONCENTRIC TUBE HEAT EXCHANGER FOR TICC - TITC
Available
9.7.- 熱交換器

TITC

TICC 用同心管熱交換器

の付属品 TICC
The Concentric Tube Heat Exchanger for TICC, "TITC", designed by EDIBON, allows for the study of heat transfer between two fluids: the hot water flowing through the inner tube and the cold water flowing through the annular zone between the inner...
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EXTENDED CONCENTRIC TUBE HEAT EXCHANGER FOR TICC - TITCA
Available
9.7.- 熱交換器

TITCA

拡張同心管熱交換器（TICC 用）

の付属品 TICC
The Expanded Concentric Tube Heat Exchanger for TICC, "TITCA", designed by EDIBON, allows for detailed study of heat transfer between two fluids: the hot water flowing through an inner tube and the cold water circulating in the annular space...
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PLATE HEAT EXCHANGER FOR TICC - TIPL
Available
9.7.- 熱交換器

TIPL

TICC用プレート熱交換器

の付属品 TICC
The Plate Heat Exchanger for TICC, "TIPL", designed by EDIBON, allows the study of heat transfer between hot and cold water flowing through alternate channels formed between parallel plates. This unit enables the analysis of how heat transfer...
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SHELL & TUBE HEAT EXCHANGER FOR TICC - TICT
Available
9.7.- 熱交換器

TICT

TICC 用シェル＆チューブ熱交換器

の付属品 TICC
The Shell and Tube Heat Exchanger for TICC, "TICT", designed by EDIBON, provides a comprehensive environment for the study of heat transfer. It allows analysis of the overall energy balance, heat losses in parallel and counterflow configurations,...
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JACKETED VESSEL HEAT EXCHANGER FOR TICC - TIVE
Available
9.7.- 熱交換器

TIVE

TICC 用ジャケット容器熱交換器

の付属品 TICC
The Jacketed Vessel Heat Exchanger for TICC, "TIVE", designed by EDIBON, provides a comprehensive environment for the detailed study of heat transfer between two non-mixing fluids. In this unit, hot water flows through a jacket, transferring heat...
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TURBULENT FLOW HEAT EXCHANGER FOR TICC - TIFT
Available
9.7.- 熱交換器

TIFT

TICCの乱流熱交換器

の付属品 TICC
Heat exchangers with turbulent flow are widely used in various industries such as chemical, food, pharmaceutical, and energy generation. These devices play a fundamental role in heating and cooling fluids, as well as in cooling systems for...
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CROSS FLOW HEAT EXCHANGER FOR TICC - TICF
Available
9.7.- 熱交換器

TICF

TICC用クロスフロー熱交換器

の付属品 TICC
The Cross-Flow Heat Exchanger for TICC, "TICF", designed by EDIBON, provides an effective thermal research tool by enabling the study of heat transfer between two fluids in a cross-flow configuration. In this system, a stream of hot water from the...
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HEAT EXCHANGER TRAINING SYSTEM - TICB
  • TICB
Available
9.7.- 熱交換器

TICB

熱交換演習システム

Heat exchangers are widely used in refrigeration, air conditioning, heating, energy generation, chemical processing, etc. They have many applications in engineering and, as a consequence, there are many models adapted to each application to obtain...
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CONCENTRIC TUBE HEAT EXCHANGER FOR TICB - TITCB
Available
9.7.- 熱交換器

TITCB

TICB 用同心管熱交換器

の付属品 TICB
The Concentric Tube Heat Exchanger for TICB, "TITCB", designed by EDIBON, allows for the study of heat transfer between two fluids: the hot water flowing through the inner tube and the cold water flowing through the annular zone between the inner...
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EXTENDED CONCENTRIC TUBE HEAT EXCHANGER FOR TICB - TITCAB
Available
9.7.- 熱交換器

TITCAB

拡張同心管熱交換器（TICB 用）

の付属品 TICB
The Expanded Concentric Tube Heat Exchanger for TICB, "TITCA", designed by EDIBON, allows for detailed study of heat transfer between two fluids: the hot water flowing through an inner tube and the cold water circulating in the annular space...
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PLATE HEAT EXCHANGER FOR TICB - TIPLB
Available
9.7.- 熱交換器

TIPLB

TICB用プレート熱交換器

の付属品 TICB
The Plate Heat Exchanger for TICB, "TIPLB", designed by EDIBON, allows the study of heat transfer between hot and cold water flowing through alternate channels formed between parallel plates. This unit enables the analysis of how heat transfer...
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EXTENDED PLATE HEAT EXCHANGER FOR TICB - TIPLAB
Available
9.7.- 熱交換器

TIPLAB

TICB用の拡張プレート熱交換器

の付属品 TICB
The Expanded Plate Heat Exchanger for TICB, "TIPLAB", designed by EDIBON, enables detailed study of heat transfer between hot and cold water flowing through alternate channels formed between parallel plates. This unit facilitates analysis of heat...
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