2017年 理工学部 シラバス - 物質応用化学科
設置情報
| 科目名 | 流動・伝熱操作 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 物質応用化学科 | 学年 | 3年 |
| 担当者 | 栗原 清文 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜3 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | L33P |
| クラス | A 、 B | ||
| 学科ポリシー | ディプロマ・ポリシー【DP】 カリキュラム・ポリシー【CP】 | ||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 化学工業において流体の輸送および熱の移動はプロセスの重要な要素をなしている．本講で は流体や熱の流動機構を解説し，プロセスにおける流動操作および熱移動操作の原理と計算法を学ぶ．具体的な到達目標は次のようである． 1．流動操作を理解するために必要な基礎（エネルギー収支，層流，乱流，レイノズル数､摩擦損失，摩擦係数）を理解する（10％） 2．流体輸送に必要な所要動力および流体の流量測定の計算法を理解し，これらの値を正しく求めることができる（40%） 3．熱移動操作を理解するために必要な基礎（フーリエの法則，伝導伝熱，熱伝導度，対流伝熱，境膜伝熱係数，総括伝熱係数，二重管式熱交換器）を理解する（20％） 4．二重管式熱交換器中の流体の境膜伝熱係数，交換器の伝熱面積および管長の計算法を理解し，これらの値を正しく求めることができる．（30%） |
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| 授業形態及び 授業方法 |
板書を中心とした講義形式で行うが，講義内容のより深い理解のため，出席をかねた演習な らびにレポート提出を実施する．なお平常試験①の欠席者に対して，翌週，その追試を行う． |
| 履修条件 | 特になし |
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準備学習（予習・ 復習等）の内容 |
予習 第1回はシラバスの内容を確認の上，授業に出席すること．第2回目以降は，シラバスで毎回の「授業計画」の内容を確認し，教科書の該当する部分を予習した上（20分以上）で授業に臨んでください．また演習の回は問題文を読み，解法の参考となる例題を復習し，解き方の考え方と手順を確認してください． 復習 授業後は，その日のうちに授業中に指摘した重要事項について十分に復習し，理解を深めてください．その際，授業中に出題された例題や演習問題があれば，解答を見ずに再度自分で解いてみることが肝要です（30分以上）．また宿題が課されていれば，後回しせずにその日のうちに済ませてしまいしょう． |
授業計画
| 第1回 | 流動操作および熱移動操作について，その概略を説明する． |
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| 第2回 | 流体輸送の物質収支とエネルギー収支式について解説する． |
| 第3回 | 流れを規定（層流，乱流，遷移流）するレイノルズ数の定義とその計算法を説明する．授業中に例題4.1を説明し，章末問題4.1と4.2を宿題にする． |
| 第4回 | 宿題とした章末問題4.1と4.2を回収の後，円管内流動に伴う摩擦係数の計算法を説明する．また情報に関する技術についての講義として，関数電卓の機能の一つであるSolveの使い方を説明し，Solveを用いた章末問題4.4の解法を演習する．また，章末問題4.5を宿題にする． |
| 第5回 | 宿題とした章末問題4.5の回収と，章末問題4.1と4.2の採点結果を説明した後，流体輸送の所要動力の計算法を説明し，例題4.3を用いてその計算手順を解説する（例題4.4は自習）．章末問題4.7を宿題にする． |
| 第6回 | 宿題とした章末問題4.7の回収と，章末問題4.5の採点結果を説明した後，流量測定法についてオリフィス計およびピトー管の原理と流量の計算法を述べる．問題9.63と章末問題4.9前半を宿題にする． |
| 第7回 | 宿題とした章末問題4.7の採点結果を説明した後，問題9.63と章末問題4.9の答え合わせと解説を行う． |
| 第8回 | 流動操作の理解度を確認するため，平常試験①とその解説を行う． |
| 第9回 | 熱移動としての熱伝導の基礎となるフーリエの法則を説明し，平板状固体層および多重平板状固体層における定常伝導伝熱の理論と計算法を説明し，例題5.1を用いてその計算手順を解説する．章末問題5.1と5.2を宿題にする． |
| 第10回 | 宿題とした章末問題5.1と5.2を回収の後，円筒状固体層および多重円筒状固体層における定常伝導伝熱の理論と計算法を説明し，例題5.2を用いてその計算手順と，対流伝熱の図5.5(b)を解説する．章末問題5.3を宿題にする． |
| 第11回 | 宿題とした章末問題5.3の回収と，章末問題5.1と5.2の採点結果を説明した後，対流伝熱における理論と計算法と，化学プロセスにおいて重要な熱移動装置である熱交換器の原理（熱収支・温度変化・伝熱速度）について説明する． |
| 第12回 | 章末問題5.3の採点結果を説明した後，熱交換器の中で二重管式熱交換器式を取り上げ，その伝熱面積および管長の計算法を説明し，合わせて，その計算に必要な境膜伝熱係数の求め方を解説する（5.2.4(b)まで）．授業中に例題5.3の解説も行う． |
| 第13回 | 二重管式熱交換器の設計に必要な管長の計算法についての演習①．授業中に例題5.4を参考にして，章末問題5.5の演習とその解説を行う（提出は第14回目）． |
| 第14回 | 二重管式熱交換器の設計に必要な管長の計算法についての演習②．授業中に例題5.5を参考にして，章末問題5.6の演習とその解説を行う（提出は15回目）．その後，放射伝熱について説明する． |
| 第15回 | 熱移動操作の理解度を確認するため，平常試験②とその解説を行う． |
その他
| 教科書 |
小島和夫，越智健二，本郷尤，加藤昌弘，鈴木功，栃木勝己 『入門化学工学 改訂版』 培風館 1996年
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| 参考書 | |
| 成績評価の方法 及び基準 |
期末試験だけでなく授業中行う演習およびレポートにより総合的に評価する． 平常試験：約70%，演習およびレポート：約30%とするが，演習の進行状況によって変更する場合には予め告知する． |
| 質問への対応 | |
| 研究室又は 連絡先 |
物質応用化学科化学工学研究室（駿河台校舎2号館2階226B号室） Tel: 03-3259-0822 kurihara.kiyofumi@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
水曜 駿河台 10:00 ~ 11:00
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| 学生への メッセージ |