単位数: 2. 担当教員: 青木 秀之, 渡邉 賢. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TCH-PRE202J.
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Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
各種工業プロセス内では運動量移動、熱移動、物質移動、化学反応による変化過程などが複雑に絡み合い、それらを一括して移動現象と称する。この授業では、移動現象論の最も基礎である運動量ならびに熱（エネルギー）移動についての専門基礎知識を学ぶ。
２．概要
工業プロセス内では流体あるいは固体の流れがあり、加熱・冷却される場合が数多い。熱と物質移動の解析によりプロセス設計・操作の最適化を図ることは化学工学の基礎でもある。移動現象論を通して化学工学の必要性と意義，流体力学の基礎、流体輸送機器の取り扱いなどを学ぶ。
３．達成目標等
この授業では、主に以下のような能力を修得することを目標とする。
・熱及び物質収支の取り方を理解し、プロセスの定量的把握手法を修得する。
・粘性流体の性質と運動量方程式の立て方を理解する。
・エネルギー保存式からベルヌーイの式を誘導し、その応用を図ることができる。
・種々の流動抵抗をベルヌーイの式に組み込み、ポンプ動力を解析できる。
・ポンプやブロワーなどの流体輸送機器の原理を理解し、その特徴を説明できる。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
1. Objective
Momentum, heat and mass transfer and chemical reactions simultaneously occur in the process of chemical industries and these are collectively called Transport Phenomena. This course provides students with fundamental knowledge of transport phenomena, such as momentum and heat (energy) transfer.
2. Summary
Solid and fluid flow is generally used in industrial process with heating and cooling. To optimize the process design and its operation, analysis of heat and mass transfer is required. Students understand necessity and significance of chemical engineering, basic fluid dynamics and fluid machines through this course.
3. Target
Targets of this course are:
1) Students learn the calculation method of heat balance and material balance, and these quantitative balance in an objective process.
2) Students understand the characteristics of viscous fluid and the derivation method of momentum equation of fluid.
3) Students derive Bernoulli's equation from the law of conservation equation of energy, and they can apply Bernoulli's equation to industrial problems.
4) Students can calculate pump power by considering various fluid mechanical loss.
5) Students understand the mechanism of fluid machines such as pump and blower and explain these characteristics.
本授業は５セメのエネルギー工学(熱移動と物質移動を講義内容とする)と対をなすものであり、両方の授業を受講することが不可欠である。
This course cannot be separated from the course of Energy Technology, and students should attend both courses.
１．移動現象論の工学における役割
２．熱収支と物質収支
３．Newton流体と粘度
４．層流における速度分布式の誘導
５．乱流の特性と速度分布
６．無次元数と次元解析(Fanningの式の誘導)
７．エネルギー保存式とベルヌーイの式
８． 同上
９．運動量方程式の誘導
10．圧力損失
11．流体輸送に必要な動力解析
12．機械的分離操作概論
13．終末速度
14．粒子周囲の移動現象
15．期末試験
1. The role of transport phenomena in engineering.
2. Heat balance and material balance.
3. Newtonian fluid and viscosity.
4. Derivation of velocity profile in laminar flow.
5. Characteristics of turbulence and its velocity profile.
6. Non-dimensional number and dimensional analysis (Fanning's equation).
7. The law of conservation equation of energy and Bernoulli's equation.
8. do.
9. Derivation of momentum equation of fluid.
10. Pressure drop.
11. Calculation of power which is required for fluid transportation.
12. Introduction to Mechanical Separation Operations
13. Terminal Velocity
14. Transport Phenomena around Particles
15. End-of-Term Examination
予習：配布テキストを読み、理解できる部分と理解できない部分を明確にしておく。
復習：講義の内容を踏まえてテキストや下記に記載の参考書を読み直して理解を深める。
Preparation: Students should read a part of the textbook before the lecture and understand theories of not being
clear. This gives you more from the lecture.
Review: Students should read the same part of the textbook and following references again, and then understand contents well.
対面またはオンライン授業を行います。定期試験(70%)、毎週の演習問題のレポート(30%)を総合して評価することを基本とします。状況によっては、レポート、課題、授業で実施する小テスト等により学修目標への達成度を総合的に評価します。
次年度春学期末に再試験を行います。
Face-to-face or online classes will be conducted. Evaluation will be based on a combination of final examination (70%) and weekly submitted reports (30%). Depending on the situation, the level of achievement of the learning objectives will be comprehensively evaluated through reports, assignments, and quizzes conducted in class.
A re-examination will be given at the end of the spring semester of the following year.
相談受付月日 ： 随時 講義終了後 16：00-17：00
場所 ： 各教員室
相談内容等 ： 事前にアポイントをとること。
After the lecture 16:00-17:00.
Each professor's room.
Appointment in advance is necessary.