【授業概要】
・テーマ
化学反応を適当に進行させるためには,原料を適当な温度にすることが必要である。また,化学反応は発熱や吸熱を伴うため,その熱の除去や供給は不可欠である。さらに,蒸発や乾燥などの基本的な操作にも熱移動は必要になる。どういった条件の下では,どういったメカニズムで,どの程度の速さで熱が移動するのかを把握しておくことはエンジニアリングには必要不可欠である。さらに,化学反応は,反応の起こる場所に原料分子が移動しなければ起こらない。例えば,触媒表面での反応の場合には,触媒表面に,どの程度の速さで物質が移動してくるのか,その移動メカニズムは何かを把握しておかなければ,反応装置の設計,運転はできない。ここでは,こうした熱移動と物質移動の基礎に関する講義を行う。
・到達目標
1) 熱移動の3つの形態を理解する,2) 熱移動速度を計算できる,3) 熱移動装置の簡単な計算が出来る,4) 物質移動の形態を理解する,5) 物質移動速度を計算できる,6) 物質移動が起こる装置の簡単な経産
・キーワード
熱移動,フーリエの式,熱収支,熱伝導方程式,伝導,対流,輻射,熱伝導率,熱伝達係数,熱交換器,物質移動,フィックの式,拡散方程式,拡散係数,物質移動係数,物質収支
【科目の位置付け】
この講義は,B.専門分野の基礎力(物質化学工学科)に主に対応する。
【授業計画】
・授業の方法
基本的に講義。ときに宿題を課す。
・日程
教員2名が半分ずつ講義を担当する。 第1週~第7週:熱移動(栗山) ・温度と温度計,熱移動の三形態 ・熱伝導 ・流体の流れと熱伝達 ・強制対流熱伝達 ・自然対流熱伝達 ・熱輻射 ・熱交換器 第8週~第14週:物質移動(宍戸) ・物質移動の形態 ・拡散の基礎~Fickの法則~ ・物質収支と拡散方程式 ・非定常一次元拡散方程式 ・物質移動係数による現象の解析 ・物質移動を伴う装置全体の物質収支 第15週:期末試験とまとめ
【学習の方法】
・受講のあり方
私語、飲食、喫煙、携帯電話,途中での教室への出入り,そのほか、他の受講生の迷惑となる行為は厳に慎むように。
・授業時間外学習へのアドバイス
予習はすることが望ましい。復習することはもっと望ましい。予習よりも復習に力を入れることを奨める。その際に演習問題に取り組み,自分の手と目とで計算過程などをトレースすることを強く推奨する。
【成績の評価】
・基準
期末試験で評価する。基礎となる専門用語の理解:30,計算:40,総合的な理解:30程度の比率で評価を行う。
・方法
期末試験で60点以上を合格とする。
【テキスト・参考書】
プリントを適宜配布する。
【その他】
・学生へのメッセージ
大学というところは自分で勉強するところです。自分が苦労したことだけが身に付きます。すべてにおいて能動的に行動してください。講義には技術者として必要だと考えられる内容を選定してあります。これが難しいと感じたら,理解できるように努力を払ってください。自分で選んだ進路です。卒業後の実りある人生のためのトレーニングです。高校物理における様々な物理量の単位を理解しておくこと。SI 単位を理解しておくこと。
・オフィス・アワー
栗山雅文:月曜日16:00~17:00(3-2207) 宍戸昌広:金曜日16:00~17:00(3-2107)
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