| 授業科目 化学工学1 |
担当教員 衣笠 巧 |
開講期 通年
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| 科目番号 140411 |
対象学年・学科・コース 4年 生物応用化学科 |
単位区分 必修 学修単位 |
単位数 2単位 |
| 授業概要・授業方針
化学量論計算の基礎となる単位と次元の取り扱いに習熟し、物質収支およびエネルギー収支計算の演習を通じてプロセスの定量的な扱いを身につける。また、流動操作について学び、装置およびプロセス設計・解析の基礎を習得する。
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到達目標
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| 授業要目 | 到達目標 との対応 |
自己点検 |
| 前期 |
| 1 | 序論・単位 : 化学工学とは、SI単位系 | 1 | |
| 2 | 単位 : 単位換算 | 1 | |
| 3 | 物質収支 : 基本的な物質収支 | 2 | |
| 4 | 物質収支 : 複数装置からなるプロセス | 2 | |
| 5 | 物質収支 : 化学反応を伴うプロセス1 | 2 | |
| 6 | 物質収支 : 化学反応を伴うプロセス2 | 2 | |
| 7 | 流動 : 管径と流速・流量、流れの物質収支 | 3 | |
| 8 | 中間試験 | ||
| 9 | 試験返却、ニュートンの粘性法則 | 3 | |
| 10 | 流動 : 流れの状態とレイノルズ数 | 3 | |
| 11 | 流動 : 流れのエネルギー収支、流体輸送の動力 | 4 | |
| 12 | 流動 : 円管内の摩擦損失1 | 4 | |
| 13 | 流動 : 円管内の摩擦損失2 | 4 | |
| 14 | 流動 : 継手などによる摩擦損失 | 4 | |
| 15 | 流動 : 流体輸送装置 | 4 | |
| 16 | 期末試験 | ||
| 17 | 試験返却 |
| 後期 | 自己点検 |
| 1 | 伝熱 : 熱の取扱いの基礎、フーリエの式 | 5 | |
| 2 | 伝熱 : 平面壁、多重平面壁の熱伝導 | 5 | |
| 3 | 伝熱 : 円筒壁、多重円筒壁の熱伝導 | 5 | |
| 4 | 伝熱 : 熱伝達と伝熱係数 | 6 | |
| 5 | 伝熱 : 熱交換器 | 6 | |
| 6 | 伝熱 : 二重管熱交換器の熱収支 | 6 | |
| 7 | 伝熱 : 二重管熱交換器の設計 | 6 | |
| 8 | 中間試験 | ||
| 9 | 試験返却、最小理論流量 | 6 | |
| 10 | 伝熱 : 境膜伝熱係数の経験式 | 6 | |
| 11 | 伝熱 : 二物体間の放射伝熱 | 7 | |
| 12 | 伝熱 : 対流と放射の複合伝熱 | 7 | |
| 13 | 伝熱 : 蒸発装置、沸点上昇 | 8 | |
| 14 | 伝熱 : 蒸発装置の物質収支と熱収支 | 8 | |
| 15 | 伝熱 : 蒸発装置の設計 | 6 | |
| 16 | 期末試験 | ||
| 17 | 試験返却 |
| 到達達成度の指標（ルーブリック） |
| 到達 目標 |
理想的なレベル（Ａ）の目安 | 標準的なレベル（Ｂ）の目安 | 未到達なレベル（Ｃ）の目安 | 自己評価 |
| 1 | SI単位への単位換算ができ、物性などの計算に適用できる。 | SI単位への単位換算ができる。 | SI単位への単位換算ができない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 2 | 物質の流れと化学反応を伴う場合の複数装置からなる系の物質収支についての計算ができる。 | 物質の流れと化学反応を伴う場合の物質収支についての計算ができる。 | 物質の流れと化学反応を伴う場合の物質収支についての計算ができない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 3 | 管径と流速・流量・レイノルズ数の計算ができ、流れの状態の判断ができ、ニュートン流体の説明ができる。 | 管径と流速・流量・レイノルズ数の計算ができ、流れの状態の判断ができる。 | 管径と流速・流量・レイノルズ数の計算ができず、流れの状態の判断ができない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 4 | 流れのエネルギー収支や継手や非円形断面流路のエネルギー損失および流体輸送の動力の計算ができる。 | 流れのエネルギー収支やエネルギー損失および流体輸送の動力の計算ができる。 | 流れのエネルギー収支やエネルギー損失および流体輸送の動力の計算ができない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 5 | 熱伝導による熱流量の計算ができる。 | 熱伝導による熱流量について説明できる。 | 熱伝導による熱流量について説明できない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 6 | 熱交換器の構造について説明でき、熱収支、熱交換器内の熱流量の計算ができる。 | 熱交換器の構造、熱収支、熱交換器内の熱流量について説明できる。 | 熱交換器の構造、熱収支、熱交換器内の熱流量について説明できない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 7 | 放射伝熱について説明でき、簡単な系の計算ができる。 | 放射伝熱について説明できる。 | 放射伝熱について説明できない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 8 | 蒸発装置について説明ができ、蒸発缶の物質収支と熱収支の計算ができる。 | 蒸発装置について説明ができ、蒸発缶の物質収支と熱収支の計算ができる。 | 蒸発装置について説明ができ、蒸発缶の物質収支と熱収支の計算ができない。 | Ａ・Ｂ・Ｃ |
| 到達度評価
この科目は学修単位科目であるので、（90時間−講義時間）以上の自学自習を必要とする。したがって、科目担当教員が課した課題の内、｛(90時間−講義時間)×3/4｝時間以上に相当する課題提出がないと単位を認めない。（各課題ごとの時間は担当教員が設定する。） 定期試験の結果を80%、提出物の内容を20%として評価する。 |
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| 履修上の注意
化学工学は、化学製品の生産を工業的に実現するための操作について学ぶ科目であり、実践的技術者として必ず身につけておくべき内容を含んでいます。特に本科目は、その最も基礎となる単位の扱いや収支計算に習熟するとともに、あらゆる化学操作に関連する流体と熱の取扱いを学ぶ化学工学基礎のコア科目です。また、他の化学系の講義が縦糸とすれば化学工学は横糸と呼ばれるように、様々な現象を包括して捉える視点を持つのが特徴でもあります。
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| 事前学習・自己学習・関連科目
本科目の理解には、数学、物理、化学の基礎的な素養を必要とします。内容は物理化学1、2と連携しており、化学工学2、3のための基礎となります。
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学習・教育目標
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