単位数: 2. 担当教員: 青木 秀之. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TCH-PRE303J.
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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
「移動現象論」に引き続き、熱機器や反応器を設計する際に必要となるエネルギー工学の基礎および物質移動の基礎知識を修得する。「移動現象論」と「エネルギー工学」のセットで移動論が完結する。
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。本授業により熱や物質を扱う機器の原理およびその効率化向上策などを学ぶ。
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。
・化学工業プロセスを高効率で操作するために、熱や物質移動現象を理解し解析できる。
・熱伝導方程式の誘導と定常・非定常解の解析ができる。
・熱機器の原理を理解し、簡単な設計法を展開できる。
・物質移動現象の原理を理解し、その解析ができる。
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
Following the course, Transport Phenomena, students learn basic heat and mass transfer which are required to design the thermal equipment and reactor. The set of "Transport Phenomena" and this "Energy Engineering" complete the "Rate Processes".
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. This course provides students with principle of equipment related with energy and mass transfer, and improvement of the equipment.
3. Target
Targets of this course are:
1) Students understand the phenomena of heat and mass transfer for effective operation of chemical industrial plant.
2) Students can derive heat conduction equation from Fourier's law, and calculate steady and unsteady heat conduction.
3) Students understand the principle of thermal equipment and can conduct basic designing of the equipment.
4) Students understand the principle of mass transfer behavior and calculate mass transport phenomena.
この授業は「移動現象論」の履修を前提としている。移動現象論の履修内容に加えて運動量，熱及び物質の移動の類似性を理解する上で本講義は必須の履修が必要となる。またこの授業は「プロセスシステム工学」や「化学及び生物反応工学」の基礎ともなる。
Learning of this course presupposes the acquisition of the course, Transport Phenomena. This course is required for understanding the analogy of momentum, heat and mass transfer. In addition, this course is based on the courses, Process Systems Engineering and Chemical and Bioreaction Engineering.
１．エネルギー工学の課題と重要性
２．熱流束、フーリエの法則、熱伝導率
３．非定常および定常熱伝導方程式
４．多層平面壁の熱伝導、対流熱伝達と熱伝達係数
５．熱抵抗と電気抵抗、総括熱伝達係数
６．保温材と熱損失、熱交換器と対数平均温度差
７．沸騰熱伝達と凝縮熱伝達
８．放射伝熱
９．放射能、放射強度、放射率、角関係
10．フィックの拡散法則、物質拡散流束
11．濃度境界層、物質移動係数
12．乱流物質移動係数の推算
13．空調設備の基礎
14．乾燥操作の基礎
15．期末試験
1. Problem and importance of energy technology.
2. Heat flux, Fourier's law of heat conduction and thermal conductivity.
3. Steady and unsteady equation of heat conduction.
4. Heat conduction in composite plane wall, and convective heat transfer and heat transfer coefficient.
5. Thermal resistance and electric resistance, overall heat transfer coefficient.
6. Heat insulator and heat loss, heat exchanger and logarithmic mean temperature difference.
7. Heat transfer coefficient with boiling and condensation.
8. Radiative heat transfer.
9. Emissive power, radiation intensity, emissivity and configuration factor.
10. Fick's diffusion law and diffusion flux.
11. Boundary layer of concentration and mass transfer number.
12. Estimation of mass transfer number in turbulent flow.
13. Basics of air conditioning equipment.
14. Basics of drying equipment.
15. 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。
秋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 autumn semester.
相談受付月日または曜日 ： 授業担当の当日 16：00-17：00
場所 ： 教授室
相談内容等 ： 事前にアポイントを取ること。
After the lecture 16:00-17:00.
Each professor's room.
Appointment in advance is necessary.