第1章 序論 |
1・1 エネルギーの変換 1 |
1・2 エネルギーの変換装置の性能 4 |
〔1〕 効率(熱効率,エントロピー効率,エクセルギー効率) 4 |
〔2〕 変換の速度と出力密度 6 |
〔3〕 動特性 7 |
〔4〕 環境性と経済性 7 |
1・3 エネルギーシステムとその問題点 8 |
1・4 エネルギー変換工学の重要課題 12 |
〔1〕 エネルギー資源の導入側技術 12 |
〔2〕 エネルギーの有効利用技術 14 |
〔3〕 環境技術 15 |
文献 15 |
第2章 化石燃料エネルギー |
2・1 化石燃料 17 |
〔1〕 化石燃料の見直し 17 |
〔2〕 石油と液体燃料 18 |
〔3〕 ガス燃料 19 |
〔4〕 石炭 19 |
2・2 燃焼 23 |
〔1〕 燃焼機構 23 |
〔2〕 石炭の燃焼 24 |
〔3〕 液体燃料の燃焼 27 |
〔4〕 ガスの燃焼 28 |
2・3 熱計算 28 |
〔1〕 燃焼反応 28 |
〔2〕 燃料の発熱量 31 |
〔3〕 燃焼計算 32 |
2・4 燃焼エネルギーの伝達と変換 36 |
〔1〕 燃焼熱の形態 36 |
〔2〕 燃焼熱の伝達メカニズム 36 |
〔3〕 燃焼室の温度 37 |
2・5 石炭のガス化・液化 39 |
〔1〕 石炭ガス化 39 |
〔2〕 石炭ガス化発電 43 |
〔3〕 石炭液化 43 |
2・6 クリーンな石炭利用 47 |
〔1〕 クリーン燃料 47 |
〔2〕 石炭ガスのクリーン精製 48 |
〔3〕 燃焼ガスの脱硫 50 |
〔4〕 燃焼ガスの脱硝 51 |
〔5〕 脱じん 52 |
〔6〕 流動層燃焼による発電システム 54 |
〔7〕 石炭灰処理と資源化利用 55 |
文献 57 |
第3章 原子力エネルギー |
3・1 原子核と核エネルギー 59 |
〔1〕 原子核 59 |
〔2〕 原子核の自然崩壊 60 |
〔3〕 放射線の利用 61 |
〔4〕 質量欠損と結合エネルギー 63 |
〔5〕 原子核分裂 66 |
〔6〕 核分裂反応の自立 68 |
3・2 原子炉とその安全性 69 |
〔1〕 原子炉の構成 69 |
〔2〕 核燃料と原子炉燃料 73 |
〔3〕 原子炉の仕組 75 |
〔4〕 原子炉の安全性 78 |
3・3 核燃料サイクル 81 |
〔1〕 ウラン系核燃料サイクル 82 |
〔2〕 プルトニウムの核反応 82 |
〔3〕 トリウム系核燃料サイクル 85 |
3・4 核融合炉 87 |
〔1〕 核融合反応 87 |
〔2〕 閉込めの2方式と核融合発電 88 |
〔3〕 核融合炉におけるエネルギーバランス(各種炉形式についての評価) 90 |
付録 94 |
文献 96 |
第4章 自然エネルギー |
4・1 水力エネルギー 97 |
4・2 太陽エネルギー 99 |
〔1〕 太陽エネルギーの体系 99 |
〔2〕 太陽熱冷暖房給湯システム 102 |
〔3〕 太陽熱発電 103 |
4・3 地熱エネルギー 104 |
〔1〕 地熱の抽出 104 |
〔2〕 地熱発電 106 |
〔3〕 発電システム 108 |
4・4 海洋エネルギー 110 |
〔1〕 海洋開発 110 |
〔2〕 潮力発電 111 |
〔3〕 波力発電 112 |
〔4〕 海洋温度差発電 115 |
4・5 風力エネルギー 117 |
〔1〕 風エネルギー 117 |
〔2〕 風車システム 119 |
4・6 生物エネルギー 121 |
〔1〕 生物エネルギーとその生産性 121 |
〔2〕 エネルギー論として見た光合成機能 124 |
文献 128 |
第5章 熱エネルギーから力学エネルギーへの変換 |
5・1 熱力学第一法則,第二法則と熱サイクル 129 |
〔1〕 熱力学第一法則 129 |
〔2〕 熱力学第二法則 130 |
〔3〕 熱サイクル 130 |
5・2 熱機関 149 |
〔1〕 内燃機関,ガスタービン,ロケット 149 |
〔2〕 蒸気原動機 150 |
5・3 蒸気タービン 153 |
〔1〕 作動原理 153 |
〔2〕 蒸気タービンの形式 153 |
〔3〕 蒸気タービンの計画 167 |
〔4〕 蒸気タービンの構造 184 |
〔5〕 海洋温度差発電 188 |
〔6〕 ディーゼルエンジンの排ガスからの熱回収 189 |
5・4 ガスタービン 191 |
〔1〕 ガスタービンの原理とサイクル 191 |
〔2〕 エネルギー変換装置としてのガスタービン 195 |
5・5 スターリングエンジン 202 |
〔1〕 シュミットのモデル 202 |
〔2〕 再生器効率 204 |
〔3〕 シミュレーション 205 |
〔4〕 機関形式と構成要素 206 |
文献 208 |
第6章 熱エネルギーの相互変換 |
6・1 熱伝導と熱伝達 211 |
〔1〕 熱伝導の法則 211 |
〔2〕 熱伝達率,熱通過率 212 |
〔3〕 熱伝導 213 |
〔4〕 熱伝達の基礎方程式,無次元数 214 |
〔5〕 相変化を伴う熱伝達 215 |
〔6〕 放射による熱伝達 216 |
6・2 熱交換器 218 |
〔1〕 システムと熱交換器 218 |
〔2〕 熱交換器の構造 220 |
〔3〕 熱変換器と熱伝達 221 |
〔4〕 熱交換器の設計 222 |
〔5〕 相変化を伴う熱交換器 224 |
〔6〕 熱交換器の効率 225 |
6・3 冷凍サイクル 226 |
〔1〕 冷凍装置の種類 226 |
〔2〕 冷凍機および熱ポンプの原理 226 |
〔3〕 理想冷凍サイクル 229 |
〔4〕 冷凍機の各種効率と成績係数 231 |
〔5〕 ガス圧縮サイクルでの冷凍能力および熱ポンプの成績係数 233 |
〔6〕 2段圧縮冷凍サイクル 235 |
〔7〕 2元冷凍サイクル 238 |
〔8〕 エコノマイザサイクル 239 |
〔9〕 ランキンサイクル機関駆動冷凍機 240 |
〔10〕 冷媒の選定 245 |
6・4 熱ポンプと熱エネルギーの貯蔵 252 |
〔1〕 熱ポンプ 252 |
〔2〕 熱エネルギーの貯蔵 262 |
〔3〕 潜熱利用蓄熱材料候補とその性質 267 |
文献 271 |
第7章 力学エネルギーの相互変換 |
7・1 流体の流れとエネルギー 273 |
〔1〕 質量とエネルギーの保存則 273 |
〔2〕 流体機器要素の効率と性能の限界 275 |
7・2 ポンプ,送風機,圧縮機 279 |
〔1〕 形式と構造 279 |
〔2〕 形式と大きさの選定 283 |
〔3〕 性能とその限界 285 |
7・3 水車およびポンプ水車 291 |
〔1〕 水車出力およびポンプ入力 292 |
〔2〕 水車およびポンプ水車の種類 293 |
〔3〕 比速度および無拘束速度 296 |
〔4〕 水車の特性 298 |
〔5〕 ポンプ水車の特性 300 |
文献 301 |
第8章 電磁気エネルギーの変換 |
8・1 電磁エネルギーと力学エネルギー 303 |
〔1〕 電磁機械におけるエネルギー変換の基本法則 305 |
〔2〕 力学エネルギーと電気エネルギーの変換 305 |
〔3〕 回転機によるエネルギー変換の限界容量 310 |
8・2 発電機 317 |
〔1〕 タービン発電機 317 |
〔2〕 水車発電機 319 |
〔3〕 エンジン発電機 320 |
〔4〕 同期発電機の特性 320 |
8・3 電動機 323 |
〔1〕 直流電動機 324 |
〔2〕 同期電動機 327 |
〔3〕 誘導電動機 329 |
〔4〕 交流整流子電動機 333 |
8・4 直流-交流変換 333 |
〔1〕 順変換装置 335 |
〔2〕 逆変換装置(インバータ) 342 |
第9章 電磁気エネルギーの未来技術 |
9・1 超伝導 351 |
〔1〕 超伝導体の性質 351 |
〔2〕 超伝導マグネットの安定化 355 |
〔3〕 低温技術 356 |
〔4〕 エネルギー変換機器に対する超伝導の応用 357 |
〔5〕 将来への課題 365 |
9・2 MHD発電 365 |
〔1〕 MHD発電の位置づけ 365 |
〔2〕 開放サイクルMHD発電 369 |
〔3〕 閉サイクルMHD発電 371 |
9・3 レーザ 372 |
〔1〕 レーザ光の取出し原理 372 |
〔2〕 レーザのいろいろ 374 |
〔3〕 レーザ応用技術 378 |
〔4〕 これからのレーザ 381 |
9・4 太陽電池 381 |
〔1〕 太陽電池の原理 382 |
〔2〕 太陽光エネルギー 383 |
〔3〕 シリコン太陽電池 384 |
〔4〕 太陽光発電システム 385 |
9・5 燃料電池 387 |
〔1〕 燃料電池の原理と分類 388 |
〔2〕 アルカリ電解液燃料電池 390 |
〔3〕 酸性電解液燃料電池 391 |
〔4〕 高温作動形燃料電池 393 |
文献 394 |
索引 397 |