到達目標
（科目コード：41337，英語名：Chemical EngineeringⅠ）
この科目は長岡高専の教育目標の(D)と主体的に関わる。この科目の到達目標と、各到達目標と長岡高専の学習・教育到達目標との関連を、到達目標、評価の重み、学習・教育到達目標との関連の順で次に示す。
① 単位操作の基礎とも言うべき流動について、基本的な概念を十分に理解し、実際的な計算問題を解くことのできる能力を習得する。50% (d1)
② 伝熱について、基本的な概念を十分に理解し、実際的な計算問題を解くことのできる能力を習得する。50% (d1)
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 最低限の到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1 | 単位操作の意味を詳細に理解する | 単位操作の意味を理解する | 単位操作の意味を概ね理解する | 左記に達していない |
| 評価項目2 | 流動の基本概念について詳細に理解する | 流動の基本概念について理解する | 流動の基本概念について概ね理解する | 左記に達していない |
| 評価項目3 | 伝熱の基本概念について詳細に理解する。 | 伝熱の基本概念について理解する。 | 伝熱の基本概念について概ね理解する。 | 左記に達していない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
化学製品を大量生産する場合、化学反応そのものよりも、経済的に引き合うようなプロセスと装置の開発設計が重要となる。化学工学は、そのような工程・装置・操作の理論とその応用を研究する学問である。各種の化学工業に共通な物理的・機械的操作（流動、伝熱、蒸留、固液分離等）のことを単位操作と総称しているが、本授業においては、これらの単位操作を中心として学習する。
○関連する科目：化学工学Ⅱ（次年度履修）
授業の進め方・方法:
授業内容の説明の後、理解を深めるために演習を行う。教科書の予習プリントの配布し、授業前の予習を促すとともに、適宜、小テストを行い、受講者の理解度をチェックする。
(この科目は学修単位科目のため、事前・事後学習としてレポート課題などを実施します。)
注意点:
化学工学は計算能力が不可欠である。自分自身で計算をして初めて実力となり得る。億劫がらずに計算に取り組む姿勢が大切である。数学に関しては、基本的な微分、積分と指数、対数が重要である。授業で習った内容の演習問題をあわせて行うことで、授業内容の理解を深める。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
化学工学とは（化学工業の歴史、単位操作とは） |
単位操作の意味の把握
単位操作に関する課題（教科書第１章p.11～p.29）
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| 2週 |
流体の流れ（連続の式、ニュートンの粘性法則、粘度） |
連続の式、粘度に関する把握
連続の式、粘度に関する課題（教科書第４章p.189～p.193）
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| 3週 |
流体の保有するエネルギー（ベルヌイの定理） |
ベルヌイの定理に関する把握
ベルヌイの定理に関する課題（教科書第４章p.203~p.207）
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| 4週 |
流れの性質（層流と乱流、レイノルズ数、ハーゲン・ポアズイユの式） |
層流と乱流、レイノルズ数、ハーゲン・ポアゾイユの式に関する把握
層流と乱流、レイノルズ数、ハーゲン・ポアゾイユの式に関する課題（教科書第４章p.193～p.198）
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| 5週 |
円管内乱流（ファニングの式） |
ファニングの式に関する把握
ファニングの式に関する課題（教科書第４章p.198～p.201）
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| 6週 |
直管内流れの摩擦エネルギー損失 |
エネルギー損失に関する把握
エネルギー損失に関する課題（教科書第４章p.207～p.209）
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| 7週 |
流量測定 |
流量計算に関する把握
流量計算に関する課題（教科書第４章p.213～p.218）
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| 8週 |
物質の移動（フィックの第一法則、フィックの第2法則、2重境膜説） |
物質移動に関する把握
物質移動に関する課題（教科書第３章p.83~p.93）
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| 4thQ |
| 9週 |
中間試験 |
試験時間：50分
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| 10週 |
試験解説
伝熱操作の基礎（伝導伝熱、フーリエの法則） |
フーリエの法則に関する把握
フーリエの法則に関する課題（教科書第６章p.257～p.261）
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| 11週 |
熱伝達（境膜伝熱係数） |
境膜伝熱係数に関する把握
境膜伝熱係数に関する課題（教科書第６章p.261～p.265）
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| 12週 |
熱交換器の原理 |
熱交換器における伝熱に関する把握
熱交換器における伝熱に関する課題（教科書第６章p.270～p.272）
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| 13週 |
相変化を伴う場合の境膜伝熱 |
相変化を伴う場合の境膜伝熱に関する把握
相変化を伴う場合の境膜伝熱に関する課題（教科書第６章p.265～p.267）
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| 14週 |
放射伝熱 |
放射伝熱に関する把握
放射伝熱に関する課題（教科書第６章p.267～p.270）
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| 15週 |
蒸発缶 |
蒸発を伴う熱移動計算に関する把握
蒸発を伴う熱移動計算に関する課題（教科書第６章p.272～p.275）
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| 16週 |
学年末試験
17週：試験解説・発展授業 |
試験時間：50分
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 化学・生物系分野 | 化学工学 | SI単位への単位換算ができる。 | 4 | 後1 |
| 物質の流れと物質収支についての計算ができる。 | 4 | 後2 |
| 化学反応を伴う場合と伴わない場合のプロセスの物質収支の計算ができる。 | 4 | 後2,後15 |
| 管径と流速・流量・レイノルズ数の計算ができ、流れの状態(層流・乱流)の判断ができる。 | 4 | 後4 |
| 流れの物質収支の計算ができる。 | 4 | 後4,後6,後8 |
| 流れのエネルギー収支やエネルギー損失の計算ができる。 | 4 | 後1,後3,後5,後7 |
| 流体輸送の動力の計算ができる。 | 4 | 後3,後7 |
評価割合
| 後期中間試験 | 学年末試験 | その他の試験 | レポート | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 40 | 45 | 0 | 15 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 40 | 45 | 0 | 10 | 0 | 95 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 5 | 0 | 5 |