2024年度/1AJK010001

【月3】移動速度論1 <後期>

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I では，運動量移動を支配する連続式や運動方程式，巨視的エネルギー収支式に関して講述するとともに，具体的な流れの解法を解説し，運動量移動の概念と基礎的な知識を習得させる。

担当教員氏名

山本 卓也

科目ナンバリング

AJKPRE32007-J1 (公大) / BCPRE3706-M1 (府大)

授業管轄部署

工学部

授業形態

講義

開講キャンパス

中百舌鳥

開講区分

週間授業

配当年次

2年 (公大) / 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 (公大) / 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）物質移動，運動量移動，角運動量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）での物質収支，運動量収支，角運動量収支から始め，微視的スケール（μm～cmの範囲）での物質収支，運動量収支，角運動量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）の物質収支式，運動量収支式，角運動量収支式および機械的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．ニュートンの粘性の法則の物理的意味を運動量移動と剪断応力の観点から説明できる。 2．シェルバランス法を用いて，簡単な流れ系を記述する微分方程式を誘導でき，速度分布，応力分布などを計算できる。 3．連続の式，Navier-Stokes式を誘導することができ，それらを用いて，簡単な流れ系の速度分布，応力分布を計算できる。 4．幾何学的に相似な流路について，流れが力学的に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，管路の圧損，輸送所要動力などの計算ができる。

授業内容

1. 運動量・熱・物質移動に関する移動速度論の概要， 2. 粘性、分子論的解釈、レオロジー 3. シェルバランス、ハーゲンポアズイユ 4. シェルバランスによるクウェット流、二相流 5. 演習、数学の復習 6. 一般的な物理量収支式、連続式 7. Navier-Stokes式、Navier-Stokes式による速度分布の導出 8. Navier-Stokes式による速度分布の導出 9. 中間まとめ（中間試験を含む） 10. 次元解析、流れの状態の分類 11. 乱流、乱流での速度分布 12. 摩擦損失、ファニングの式、ベルヌーイ式 13. ベルヌーイ式の利用方法、機械的エネルギー収支 14. 物体周りの流れ、球、充填層 15. 演習 16. 定期試験

事前・事後学習の内容

授業の進行に合わせて，移動速度論の演習問題を解く

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，小テストおよび演習を用いる。成績評価に占める割合は，中間試験が25％，期末試験が45％，小テスト・レポートが30％とする。

履修上の注意

特になし

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）

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参考文献

『ベーシック移動現象論』吉川　史郎, 化学同人(2015) 『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

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教員への連絡方法（メールアドレス等）

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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，移動速度論II・III