概要:
○化学工学量論
ＳＩ単位の正しい使い方、次元解析法、各種図の使用方法について演習を通して学ぶ。
物質収支、およびエネルギー収支の取り方と演習を行う。
○流体工学
流体の種類、粘度、流れ形式と速度分布、および直管内の圧力損失について学習する。
流れ系の「連続の式」、「運動方程式」、および「エネルギー方程式」について理解する。
配管類による摩擦損失を考慮した所用動力の計算法について学習し、流体輸送設計力を身に付ける。
流動に関する測定法、および輸送機械について学習する。
○伝熱工学
熱伝導度の定義と固体、液体、および気体の熱伝導機構について学習する。
均質媒体中、および多層壁の定常伝導伝熱の温度分布式、伝熱速度式および伝熱量について学習する。
対流伝熱係数と総括伝熱係数の定義、無次元数と種々の伝熱係数推算式について学習する。
凝縮および沸騰を伴う伝熱機構を理解する。
流れ方向と対数平均温度差、および熱交換器設計方法について学び、設計力を身に付ける。
黒体放射と実在物体放射伝熱の違いについて理解し、角関係、灰色体について学習し、
面放射間伝熱量の計算力を身に付ける。
○物質移動論
拡散現象の基礎から入り、二重境膜説の解釈と物質移動係数を考えることにより、物質の移動速度を理解する。
○拡散的単位操作
「ガス吸収および設計」「蒸留および蒸留塔設計」、「調湿」、「乾燥」機構について理解する。
○機械的単位操作
「粒度分布」、「単一粒子の運動」について学習し、「集塵装置」、「濾過装置」について理解する。
授業の進め方・方法:
関数機能付き電卓
注意点:
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
化学工学とは： 化学工学の歴史、化学工学の基礎と分類、および具体
的応用例化学工学の歴史、化学工学の基礎と分類、および具体
的応用例 |
化学工学の概要を理解できる
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| 2週 |
単位系と次元解析 ：単位系、国際（ＳＩ）単位と単位換算単位系、国際
（ＳＩ）単位と単位換算
無次元数と次元解析法および演習単位系、国際（ＳＩ）単位と単位換算単位系、国際
（ＳＩ）単位と単位換算
無次元数と次元解析法および演習 |
ＳＩ単位への単位換算ができる。
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| 3週 |
物質収支Ⅰ ：化学反応量論の基礎、混合物の組成
物質収支の取り方と実例（燃焼）化学反応量論の基礎、混合物の組成
物質収支の取り方と実例（燃焼） |
物質の流れと物質収支についての計算ができる。
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| 4週 |
物質収支Ⅱ ： 乾燥、蒸留の物質収支と演習乾燥、蒸留の物質収支と演習 |
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。
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| 5週 |
エネルギー収支Ⅰ ：エネルギー源と形態（熱力学の復習）
エネルギー収支の取り方と実例（燃焼）エネルギー源と形態（熱力学の復習）
エネルギー収支の取り方と実例（燃焼） |
エネルギー収支が計算できる。
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| 6週 |
エネルギー収支Ⅱ ：エンタルピーを用いたエネルギー収支エンタルピーを用いたエネルギー収支 |
エネルギー収支が計算できる。
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| 7週 |
収支の組み合わせ
非定常収支 ：物質収支とエネルギー収支の組み合わせ
非定常の物質収支とエネルギー収支物質収支とエネルギー収支の組み合わせ
非定常の物質収支とエネルギー収支 |
非定常の収支が計算できる。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
流体の運動と摩擦：流 流体の種類と分類、流体の流動特性
ニュ－トンの粘性法則、レオロジー
レイノルズ数、層流と乱流の速度分布
Hagen-Poiseuille 法則、Fanning の式、流体の種類と分類、流体の流動特性
ニュ－トンの粘性法則、レオロジー
レイノルズ数、層流と乱流の速度分布
Hagen-Poiseuille 法則、Fanning の式、 |
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
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| 10週 |
連続の式
運動方程式
ベルヌーイの式 ：流れ場におけるける連続方程式
運動方程式（Euler とNavier-Stokes の式）
エネルギー方程式（Bernoulli 定理） 流れ場におけるける連続方程式
運動方程式（Euler とNavier-Stokes の式）
エネルギー方程式（Bernoulli 定理） |
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。
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| 11週 |
輸送設計： 全エネルギー収支と所用動力の計算、
最適輸送設計
流動に関する測定法全エネルギー収支と所用動力の計算、
最適輸送設計
流動に関する測定法 |
流体輸送の動力の計算ができる。
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| 12週 |
伝導伝熱 ：熱伝導度（固体、液体、気体の熱伝導機構）
均質媒体伝導伝熱（平板、円筒、中空球）、
多層壁の伝熱熱伝導度（固体、液体、気体の熱伝導機構）
均質媒体伝導伝熱（平板、円筒、中空球）、
多層壁の伝熱 |
熱伝導による熱流量について説明できる。
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| 13週 |
対流伝熱
相変化の伝熱
熱交換装置 ：対流伝熱の分類と対流および総括伝熱係数
伝熱の無次元数と伝熱係数の推算式
凝縮伝熱と沸騰伝熱
熱交換装置の種類、熱交換器の設計計算対流伝熱の分類と対流および総括伝熱係数
伝熱の無次元数と伝熱係数の推算式
凝縮伝熱と沸騰伝熱
熱交換装置の種類、熱交換器の設計計算 |
熱伝導による熱流量について説明できる。
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| 14週 |
輻射伝熱Ⅰ ：黒体放射、放射強度、Plank の黒体放射理論、
Stefan-Boltzman 則黒体放射、放射強度、Plank の黒体放射理論、
Stefan-Boltzman 則 |
放射伝熱について説明できる。
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| 15週 |
輻射伝熱Ⅱ ：黒度、面放射伝熱、角関係黒度、面放射伝熱、角関係 |
放射伝熱について説明できる。蒸発装置について説明できる。
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| 16週 |
期末試験 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
拡散： 拡散の基礎（濃度表示と物質流束）
Fick則と拡散係数拡散の基礎（濃度表示と物質流束）
Fick則と拡散係数 |
拡散について説明できる。
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| 2週 |
境膜と物質移動係数： 二重境膜説、境膜物質移動係数と総括物質移動係数二重境膜説、境膜物質移動係数と総括物質移動係数 |
二重胸膜説と物質移動係数を説明できる。
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| 3週 |
ガス吸収 ：気体の溶解度、物理吸収と化学吸収気体の溶解度、物理吸収と化学吸収 |
気体溶解度が計算でき、ガス吸収速度が説明できる。
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| 4週 |
ガス吸収装置 ガス吸収装置の種類と充填塔の設計ガス吸収装置の種類と充填塔の設計 |
ガス吸収装置について説明できる。
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| 5週 |
蒸留 気液平衡、温度ー組成線図、共沸
単蒸留の計算気液平衡、温度ー組成線図、共沸
単蒸留の計算 |
蒸留の原理について理解している。
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| 6週 |
連続蒸留 ：連続蒸留の計算連続蒸留の計算 |
単蒸留、精留・蒸留装置について理解している。
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| 7週 |
精留 ：精留塔の設計
精留塔の設計 |
蒸留の計算についての計算ができる（ラウールの法則、マッケーブシール法等）。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
湿度 湿り空気と絶対湿度湿り空気と絶対湿度 |
湿度図表を説明できる。
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| 10週 |
調湿 ：空気調湿と冷水塔の設計空気調湿と冷水塔の設計 |
調湿計算ができる。
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| 11週 |
乾燥 ：乾燥速度と乾燥装置の設計乾燥速度と乾燥装置の設計 |
乾燥機構を説明できる。
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| 12週 |
粒子の運動 ：粒子径、平均径、粒度分布
流体中の単一粒子の運動粒子径、平均径、粒度分布
流体中の単一粒子の運動 |
平均径、粒度分布を計算できる。
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| 13週 |
終末速度 終末速度の計算終末速度の計算 |
終末速度を計算できる。
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| 14週 |
濾過 Ruthの定圧濾過式と濾過装置Ruthの定圧濾過式と濾過装置 |
濾過速度を計算できる。
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| 15週 |
反応装置工学 |
バッチ式と連続式反応装置について特徴や用途を理解している。
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| 16週 |
期末試験 |
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| 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 | 分析化学 | 溶媒抽出を利用した分析法について説明できる。 | 3 | |
| 物理化学 | 反応速度の定義を理解して、実験的決定方法を説明できる。 | 3 | |
| 反応速度定数、反応次数の概念を理解して、計算により求めることができる。 | 3 | |
| 微分式と積分式が相互に変換できて半減期が求められる。 | 3 | |
| 化学工学 | SI単位への単位換算ができる。 | 3 | 前1,前2 |
| 物質の流れと物質収支についての計算ができる。 | 3 | 前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。 | 3 | 前4 |
| 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。 | 3 | 前9 |
| 流れの物質収支の計算ができる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | 前10 |
| 流体輸送の動力の計算ができる。 | 3 | 前11 |
| 蒸留の原理について理解できる。 | 3 | 後5 |
| 単蒸留、精留・蒸留装置について理解できる。 | 3 | 後6 |
| 蒸留についての計算ができる(ラウールの法則、マッケーブシール法等)。 | 3 | 後7 |
| 基本的な抽出の目的や方法を理解し、抽出率など関係する計算ができる。 | 3 | |
| 吸着や膜分離の原理・目的・方法を理解できる。 | 3 | |
| バッチ式と連続式反応装置について特徴や用途を理解できる。 | 3 | 後15 |