概要:
化学工学は、化学工業を支える化学プラントに用いられる装置・機器、およびそこにおける化学反応・物理現象について学ぶ科目である。
4年生では、反応装置、熱の移動、蒸留、抽出、吸着、膜分離について化学工学の観点から学ぶ。
授業の進め方・方法:
＜授業の進め方＞
授業は対面形式で行う。講義では各単元の内容を化学工学の教科書とTeamsにアップしたスライドを使って説明し、例題の解説を行う。また、例題と同等レベルの問題をレポート課題として課す。
＜評価方法＞
定期試験80%(前期中間20%、前期末20%、後期中間20%、学年末20%)、課題等10%、受講態度10%で評価し、総合評価60点以上を合格とする。
注意点:
レポートは提出期限までに必ず提出すること。
再試験は１回のみ行う。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ガイダンス
反応装置 |
バッチ式と連続式反応装置について特徴や用途を説明できる。
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| 2週 |
熱の移動 |
フーリエの法則を説明できる。
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| 3週 |
熱伝導による熱の移動① |
伝導伝熱を説明できる
平板、多層壁における伝導伝熱の計算ができる。
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| 4週 |
熱伝導による熱の移動② |
円筒状固体内における熱伝導の計算ができる。
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| 5週 |
対流による熱の移動 |
対流伝熱を説明できる。
総括伝熱係数、境膜伝熱係数を計算できる。
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| 6週 |
放射による熱の移動 |
放射伝熱を説明できる。
放射伝熱の計算できる。
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| 7週 |
熱交換器の設計 |
熱交換器の基本的構造を説明できる。
熱交換器における量の計算ができる。
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| 8週 |
前期中間試験 |
理解度を確認する。
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| 2ndQ |
| 9週 |
気液平衡① |
蒸留の原理について理解できる。
単蒸留、精留、蒸留装置について理解できる。
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| 10週 |
気液平衡② |
ラウールの法則を用いて気液平衡について計算ができる。
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| 11週 |
単蒸留 |
単蒸留の原理を説明できる。
レイリーの法則を用いて単蒸留に関する計算ができる。
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| 12週 |
連続蒸留① |
連続蒸留塔について説明できる。
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| 13週 |
連続蒸留② |
濃縮部、回収部、原料供給段の操作線を図示できる。
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| 14週 |
連続蒸留③ |
階段作図法により理論段数と実際段数を求めることができる。
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| 15週 |
連続蒸留④ |
還流比と理論段数との関係を説明できる。
最小還流比を計算できる。
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| 16週 |
前期期末試験
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理解度を確認する
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
気体の溶解度 |
ヘンリーの法則を説明できる。
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| 2週 |
ガス吸収① |
ガス吸収の原理を説明できる。
吸収速度の計算ができる。
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| 3週 |
ガス吸収② |
ガス吸収装置について説明できる。
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| 4週 |
ガス吸収③ |
充填塔の最小液ガス比を導出できる。
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| 5週 |
充填塔の高さ |
充填塔の高さを計算できる。
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| 6週 |
充填塔の直径 |
充填塔の直径を計算できる。
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| 7週 |
後期中間試験
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理解度を確認する
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| 8週 |
液液抽出 |
液液抽出の原理を説明できる。(三角線図、てこの原理)
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| 4thQ |
| 9週 |
液液抽出装置 |
液液抽出装置について説明できる。
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| 10週 |
単抽出 |
抽出率など単抽出の計算ができる。
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| 11週 |
粒子の分離①
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ふるい分け法を説明できる。
粒度分布を説明できる。
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| 12週 |
粒子の分離② |
沈降法を説明できる。
粒度分布を説明できる。
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| 13週 |
膜分離 |
膜分離の原理・目的・方法を説明できる。
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| 14週 |
吸着
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吸着の原理・目的・方法を説明できる。
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| 15週 |
演習 |
理解度を確認する
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| 16週 |
学年末試験
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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 | 化学工学 | SI単位への単位換算ができる。 | 4 | |
| SI単位への単位換算ができる。 | 4 | |
| 物質の流れと物質収支についての計算ができる。 | 4 | |
| 物質の流れと物質収支についての計算ができる。 | 4 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 流れの物質収支の計算ができる。 | 4 | |
| 流れの物質収支の計算ができる。 | 4 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 流体輸送の動力の計算ができる。 | 4 | |
| 流体輸送の動力の計算ができる。 | 4 | |
| 蒸留の原理について理解できる。 | 4 | |
| 蒸留の原理について理解できる。 | 4 | |
| 単蒸留、精留・蒸留装置について理解できる。 | 4 | |
| 単蒸留、精留・蒸留装置について理解できる。 | 4 | |
| 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)。 | 4 | |
| 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)。 | 4 | |
| 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。 | 4 | 前1 |
| 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。 | 4 | 前1 |
| 吸着や膜分離の原理・目的・方法を理解できる。 | 4 | 後2 |
| 吸着や膜分離の原理・目的・方法を理解できる。 | 4 | 後2 |
| 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 | |
| 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 | |
| 分野別の工学実験・実習能力 | 化学・生物系分野【実験・実習能力】 | 化学工学実験 | 流量・流速の計測、温度測定など化学プラント等で計測される諸物性の測定方法を説明できる。 | 4 | |
| 流量・流速の計測、温度測定など化学プラント等で計測される諸物性の測定方法を説明できる。 | 4 | |
| 液体に関する単位操作として、特に蒸留操作の原理を理解しデータ解析の計算ができる。 | 4 | |
| 液体に関する単位操作として、特に蒸留操作の原理を理解しデータ解析の計算ができる。 | 4 | |
| 流体の関わる現象に関する実験を通して、気体あるいは液体の物質移動に関する原理・法則を理解し、物質収支やエネルギー収支の計算をすることができる。 | 4 | |
| 流体の関わる現象に関する実験を通して、気体あるいは液体の物質移動に関する原理・法則を理解し、物質収支やエネルギー収支の計算をすることができる。 | 4 | |