2023年度/2B20172001 (府大)

【月3】移動速度論II <前期>

移動速度論は運動量、熱、物質の移動を統一的に理解しようとするものであり、化学工学で扱う諸現象および各種装置とその操作の理論的根拠を与え、新しい考え方に基づく装置やシステムの開発・改良の基礎となる学問である。移動速度論2は、化学装置や化学プロセスの設計の基礎としてだけでなく、自然環境や人工環境での熱移動プロセスを理解するうえでも極めて重要な熱エネルギーの移動速度論に関する講義である。伝導・対流・放射の熱移動の解析を通して、温度分布や伝熱速度がどのようにして導かれるかを説明したのち、一般的な熱エネルギー方程式の導出とその利用法について概説し、さらに熱交換器の設計法についても講義する。

担当教員氏名

安田 昌弘

科目ナンバリング

BCPRE3707-M1 (府大)

授業管轄部署

工学部

開講キャンパス

中百舌鳥

開講区分

週間授業

配当年次

カリキュラムにより異なります。 (府大)

注意: 配当年次は学部・学科によって異なる場合があるので、UNIPAで確認してください。学年指定なしの表記は、要覧等を確認してください。

単位数

2単位 (府大)

注意: 実際の単位数は学部・学科によって異なる場合があるので、必ずUNIPAで確認してください。

到達目標

3つの異なるレベルでの（単成分の）エネルギー移動について説明する。すなわち，分子スケール（1nm～1000nmの範囲）でのエネルギー収支から始め，微視的スケール（μm～cmの範囲）でのエネルギー収支を記述する微分方程式の誘導とその解法，巨視的スケール（cm～mの範囲）のエネルギー収支式の誘導とそれを用いた設計計算法を理解することを目標とする。具体的には，以下の能力を身につけることを達成目標とする。 1．フーリエの熱伝導の法則の物理的意味を説明できる。また，複合エネルギー流束ベクトルの定義と意味を説明できる。 2．シェルバランス法を用いて，簡単な定常系のエネルギー移動を記述する微分方程式を誘導でき，温度分布などを計算できる。 3．微視的スケールにおける全エネルギー収支式を誘導することができ，それらを用いて，簡単な定常系の温度分布などを計算できる。 4．運動方程式，エネルギー方程式の無次元化により得られる，無次元数の意味を説明でき，幾何学的に相似な2つの系の温度分布，速度分布が相似となる条件について説明することができる。 5. 巨視的収支式を用いて，装置内のエネルギー移動などの計算ができる。

各授業回の説明

授業	授業内容	事前・事後の学習内容
第1回	本講義の概略、伝熱の概要I（化工通論I　3章の説明）	授業の進行に合わせて、『Transport Phenomena(Revised 2nd ed)』の該当箇所の概要をまとめさせ、レポートとして提出させる。
第2回	伝熱の概要II（化工通論I　3章の説明）	授業の進行に合わせて、『Transport Phenomena(Revised 2nd ed)』の該当箇所の概要をまとめさせ、レポートとして提出させる。
第3回	フーリエの熱伝導の法則、複合エネルギー流束	授業の進行に合わせて、『Transport Phenomena(Revised 2nd ed)』の該当箇所の概要をまとめさせ、レポートとして提出させる。
第4回	定常状態でのシェルバランスによる熱エネルギー収支、円柱および球中での熱発生と伝導伝熱	授業の進行に合わせて、『Transport Phenomena(Revised 2nd ed)』の該当箇所の概要をまとめさせ、レポートとして提出させる。
第5回	平板・円管多層壁での伝導伝熱	授業の進行に合わせて、『Transport Phenomena(Revised 2nd ed)』の該当箇所の概要をまとめさせ、レポートとして提出させる。
第6回	冷却フィン内の熱伝導、定常強制対流伝熱	授業の進行に合わせて、『Transport Phenomena(Revised 2nd ed)』の該当箇所の概要をまとめさせ、レポートとして提出させる。
第7回	自然対流伝熱	授業の進行に合わせて、『Transport Phenomena(Revised 2nd ed)』の該当箇所の概要をまとめさせ、レポートとして提出させる。
第8回	中間まとめ（中間試験を含む）	第1回から7回までの授業の復習をしっかり行う
第9回	エネルギー方程式	授業の進行に合わせて、『Transport Phenomena(Revised 2nd ed)』の該当箇所の概要をまとめさせ、レポートとして提出させる。
第10回	定常伝熱問題へのエネルギー方程式の適用	授業の進行に合わせて、『Transport Phenomena(Revised 2nd ed)』の該当箇所の概要をまとめさせ、レポートとして提出させる。
第11回	非等温系の次元解析	授業の進行に合わせて、『Transport Phenomena(Revised 2nd ed)』の該当箇所の概要をまとめさせ、レポートとして提出させる。
第12回	伝熱係数の定義と伝熱抵抗の概念　伝熱係数の相関式と推算	授業の進行に合わせて、『Transport Phenomena(Revised 2nd ed)』の該当箇所の概要をまとめさせ、レポートとして提出させる。
第13回	巨視的エネルギー収支、熱交換器での熱収支と設計	授業の進行に合わせて、『Transport Phenomena(Revised 2nd ed)』の該当箇所の概要をまとめさせ、レポートとして提出させる。
第14回	Transport Phenomenaの演習	授業の進行に合わせて、『Transport Phenomena(Revised 2nd ed)』の該当箇所の概要をまとめさせ、レポートとして提出させる。
第15回	総まとめ	授業の進行に合わせて、『Transport Phenomena(Revised 2nd ed)』の該当箇所の概要をまとめさせ、レポートとして提出させる。
第16回	定期試験	第10回から15回までの授業の復習をしっかり行う

事前・事後学習の内容

授業の進行に合わせて，『Transport Phenomena(2nd ed)』の該当箇所の概要をまとめさせ，レポートとして提出させる。

成績評価方法

授業目標（達成目標）の１～5の達成度で成績評価を行う。C（合格）となるためには，1～5の全ての項目で基本的な問題（使用教科書の例題レベル）が解けることが必要である。成績を評価する手段として，中間試験，期末試験，小テストおよびレポートを用いる。成績評価に占める割合は，中間試験が30％，期末試験が30％，小テスト・レポートが40％とする。

履修上の注意

移動速度論Iの履修をしておくことが望ましい。履修していない場合は事前に担当教員に相談すること。 履修中は各担当教員の指⽰をよく守って下さい。 カリキュラムによって、開講時期・内容が少し変わる場合があります。

教科書

『Transport Phenomena(2nd ed)』R.B. Bird 他著，John Wiley & Sons(2002) 『改訂新版　化学工学通論I』疋田晴夫著，朝倉書店（1982）

Loading...

参考文献

参考書 『化学技術者のための移動速度論』城塚　正・平田　彰・村上昭彦，オーム社(1966)

オフィスアワー

- 外部公開シラバスのためデータがありません / Please use UNIPA syllabus -

教員への連絡方法（メールアドレス等）

- 外部公開シラバスのためデータがありません / Please use UNIPA syllabus -

その他

(関連科目)微積分学I・II，物理学AI・AII，ケミカルエンジニアリングプラクティス，物理化学序論・物理化学IIＢ，移動速度論I・III，拡散分離工学I・II，反応工学I・II