学習・教育到達度目標 B① 専門分野における工学の基礎を理解できる。
学習・教育到達度目標 B② 自主的・継続的な学習を通じて、専門工学の基礎科目に関する問題を解くことができる。
専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB① 共通基礎知識を用いて、専攻分野における設計・製作・評価・改良など生産に関わる専門工学の基礎を理解できる。
専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB② 自主的・継続的な学習を通じて、専門工学の基礎科目に関する問題を解決できる。
概要:
反応工学は化学工学において「反応装置」の設計や操作を扱う基幹単元のひとつである。化学反応を扱う基本事項の一つである反応速度論について復習を行い、回分反応器、連続槽型反応器、管型反応器について設計方程式を導出する。これらの設計方程式を用いて反応器の設計や操作について学ぶ。
授業の進め方・方法:
教科書に沿って授業を進める。式の導出などはできる限り解説し、単なる式の利用にとどまらないようにする。化学工学I、物理化学、生物反応工学等で習得している反応速度論、物質収支等を基礎とし、実際的な反応器設計の概念を講義する。授業時間の30～50％程度を演習に充当し、内容の理解をサポートする。
注意点:
微分、積分、微分方程式の基礎を必要とし、授業中および自宅学習としての演習問題の取り組みが重要である。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
ガイダンス
反応器の特徴 |
化学工学における反応工学の位置づけを理解し、回分反応器、連続槽型反応器、管型反応器の特徴を理解できること。
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| 2週 |
反応速度論の基礎(1) |
反応速度論の基礎として、反応次数、反応速度定数、素反応、平衡反応などを理解できること。
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| 3週 |
反応速度論の基礎(2) |
反応速度論の基礎として、定常状態近似法による反応速度式の導出や酵素反応を理解できること。
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| 4週 |
反応器設計の基礎式 |
量論式における係数、反応率、モル分率、定容系と非定容系、濃度と分圧など、反応器設計に必要な基本事項を理解できること。
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| 5週 |
回分反応器の設計と操作(1) |
回分反応器の設計方程式を導出し、それを用いた反応器の設計と操作にに関する基礎が理解できること。
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| 6週 |
回分反応器の設計と操作(2) |
回分反応器の設計方程式を用いた反応器の設計と操作にに関する基礎が理解できること。
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| 7週 |
総合演習(1) |
3rdクォーターで学んだ内容を演習により理解を深められること。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
答案返却と解説
連続槽型反応器の設計と操作 |
連続槽型反応器の設計方程式を導出し、それを用いた反応器の設計と操作にに関する基礎が理解できること。
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| 10週 |
管型反応器の設計と操作 |
管型反応器の設計方程式を導出し、それを用いた反応器の設計と操作にに関する基礎が理解できること。
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| 11週 |
リサイクル反応器 |
リサイクル反応の特徴を理解し、設計方程式を用いたリサイクル反応器の設計ができること。
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| 12週 |
自触媒反応の最適操作 |
自触媒反応の特徴を理解し、設計方程式を用いた自触媒反応を伴う反応の反応器設計ができること。
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| 13週 |
総合演習(2)
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4thクォーターで学んだ内容を演習により理解を深められること。
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| 14週 |
総合演習(3) |
4thクォーターで学んだ内容を演習により理解を深められること。
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| 15週 |
総合演習(4) |
4thクォーターで学んだ内容を演習により理解を深められること。
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| 16週 |
定期試験 |
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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 | 物理化学 | 気体の法則を理解して、理想気体の方程式を説明できる。 | 4 | 後2,後3,後7,後15 |
| 気体の分子速度論から、圧力を定義して、理想気体の方程式を証明できる。 | 4 | 後2,後3,後7,後15 |
| 平衡の記述(質量作用の法則)を説明できる。 | 4 | 後2,後3,後7,後15 |
| 諸条件の影響(ルシャトリエの法則)を説明できる。 | 4 | 後2,後3,後7,後15 |
| 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。 | 4 | 後2,後3,後7,後15 |
| 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。 | 4 | 後2,後3,後7,後15 |
| 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。 | 4 | 後2,後3,後7,後15 |
| 化学工学 | SI単位への単位換算ができる。 | 4 | 後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14,後15 |
| 物質の流れと物質収支についての計算ができる。 | 4 | 後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14,後15 |
| 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4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14,後15 |
| 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。 | 4 | 後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14,後15 |