プロセス設計

科目基礎情報

学校	奈良工業高等専門学校	開講年度	2017
授業科目	プロセス設計
科目番号	0045	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	履修単位: 2
開設学科	物質化学工学科	対象学年	5
開設期	通年	週時間数	2
教科書/教材	教科書「Excelで気軽に化学工学」丸善出版、化学工学会 編、伊東章、上江洲一也　著 　／　補助教材・参考書 「化学工学のための数値計算」日刊工業新聞社、相良弘 著 「Excelマクロ&VBA 2016 基本マスターブック」インプレス、小館由典、できるシリーズ編集部 著
担当教員	米田 京平

到達目標

1. 連立方程式、微分方程式の代表的な数値解法について理解する。
2. 表計算ソフト（Excelマクロ）を用いたプログラミングの基礎を身につける。
3. 表計算ソフト上での化学工学分野における問題解法を修得する。

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	未到達レベルの目安
評価項目1
評価項目2
評価項目3

学科の到達目標項目との関係

準学士課程（本科１〜５年）学習教育目標 （２）

教育方法等

概要:

化学プロセスシステムの設計・開発においては、伝熱や物質移動などの現象解析から、反応器や分離装置の設計まで、様々な化学工学理論が必須である。化学工学における種々の問題の解法を本科では低学年次から学んできたが、現実のプラント設計などにおける問題の多くは、解析的には解けない場合が多い。本講義ではこれらの問題を数値的に解くための理論を学ぶとともに、コンピュータを利用した実際の計算方法について演習を通して習得する。

授業の進め方・方法:

基本的な数学上の問題における数値解法を学び、表計算ソフトを用いた計算プログラムの作成法について習得する。基礎的な数値解法を応用し、蒸留、伝熱、反応工学、プロセス制御などの種々の化学工学上の問題の演習を行う。

注意点:

関連科目：反応工学をはじめとする化学工学分野。前期は数値解析の復習が多分に入る。
学習指針：数値解法の基礎を身につけ、レポートや講義中の例題だけでなく、未知の問題に対する解決能力を身につけることが重要である。
自己学習：復習を怠らないこと。講義中の疑問点については次回講義までに解決しておくことが望ましい。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ガイダンス	前期講義内容の概論
		2週	連立方程式１	連立方程式の数値解法（クラメル法、ガウス消去法）
		3週	連立方程式２	同上（ガウスジョルダン法、ヤコビ法）
		4週	微分方程式１	常微分方程式の数値解法（オイラー法、ルンゲクッタ法）
		5週	微分方程式２	偏微分方程式の数値解法
		6週	演習１	連立方程式の数値解法を用いた問題解法の演習
		7週	演習２	微分方程式の数値解法を用いた問題解法の演習
		8週	プログラミング１	表計算ソフトを用いたプログラミング法
	2ndQ
		9週	プログラミング２	同上
		10週	プログラミング３	同上
		11週	連立方程式３	表計算ソフト上での連立方程式の解き方
		12週	連立方程式４	同上
		13週	微分方程式３	表計算ソフト上での常微分方程式の解き方
		14週	微分方程式４	表計算ソフト上での偏微分方程式の解き方
		15週	微分方程式５	同上
		16週	前期末試験	前期末試験
後期
	3rdQ
		1週	ガイダンス	後期講義内容の概論
		2週	蒸留１	2成分系の気液平衡曲線
		3週	蒸留２	多成分系の蒸留プロセスにおける物質収支
		4週	蒸留３	精留塔の内部濃度分布
		5週	伝熱１	熱交換器プロセスの熱収支
		6週	伝熱２	非定常1次元熱拡散方程式
		7週	伝熱３	定常2次元温度分布
		8週	反応工学１	回分反応操作
	4thQ
		9週	反応工学２	連続攪拌槽型反応器
		10週	反応工学３	管型反応器
		11週	プロセス制御１	1次おくれ比例制御系の応答
		12週	プロセス制御２	2次おくれ比例制御系の応答
		13週	プロセス制御３	PID制御系の応答
		14週	演習２-１	課題の演習
		15週	演習２-２	同上
		16週	演習２-３	同上

評価割合

	試験	課題	合計
総合評価割合	40	60	100
基礎的能力	15	20	35
専門的能力	15	20	35
分野横断的能力	10	20	30