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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)
本授業は原則対面で行う。授業情報と講義資料は Google Classroom を通じて提供する。
１．目的
材料製造プロセスにおいて重要な速度論の基礎的知識を修得し、物質移動過程を含む総括反応の解析や反応装置設計に関する基礎的手法を身につけるとともに、地球環境に調和する新しい材料プロセスについて考える。
２．概要
物質移動論および反応速度論の基礎、律速段階、反応と拡散の同時進行現象、核生成と成長の速度論、反応器内の流体混合等について材料および環境プロセスの例を引いて解説する。
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。
・本系の学習・教育目標のＡ，Ｂ，Ｋの能力を習得する。
記号A-Mについては、マテリアル・開発系の教育目標を参照のこと。
https://www.material.tohoku.ac.jp/department/purpose.html
・プロセス内の化学反応とその役割を理解する。
・反応と拡散の同時進行現象の考え方を理解する。
・反応効率に与える流体混合の役割を理解する。
・材料プロセスと地球環境問題との関係についての基礎的知識を得る。
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)
In this course, lectures will given in a lecture room on Wednesdays from 8:50 to 10:20. The class information and lecture materials will be provided via Google Classroom.
1. Goals
The main goal of this lecture coarse is to let students acquire basic knowledge of kinetics, important in materials processing, acquire basic techniques for analysis of overall reactions including mass transfer processes and reactor design, and consider new material processes that are in harmony with the global environment.
２．Outline
Such topics as mass transfer and reaction kinetics, rate-determining steps, simultaneously occurring reaction and diffusion, nucleation and growth kinetics, agitation in reactors, etc. will be explained using examples of materials and environmental processes.
3. Achievement target, etc.
The objective of this class is to acquire the following skills and abilities.
1) Acquire the skills of A, B, and K, which are the main learning and education goals.
For the symbol A-M, refer to the material and development education goals according to the JABEE
classification.
•2) Understand the features of chemical reactions and their role in the materials processing
•3) Understand the concept of simultaneously occurring chemical reactions and diffusion.
•4) Understand the role of fluid mixing on reaction efficiency.
•5) Acquire basic knowledge on the relationship between material processes and global environmental issues.
各種素材の製錬・生成は熱力学的考察の下にプロセス設計がなされるが、実際のプロセスにおいては、これに加えて化学反応，物質移動や熱移動など速度論的な制約を受けるため、実プロセスに含まれる諸現象の中から律速段階となる過程を抽出し、これを定量的に評価する必要がある。本講義では、実際の製精錬プロセスの中で生じている現象に対して、これまで学習してきた反応速度論や移動速度論がどの様に適用されているかを紹介し、速度論による現象の表現，解析および理解の手法について学ぶ。
この科目の実施形態は、講義室の講義を想定していますが、状況によりオンライン配信を利用する場合があります。講義情報と講義資料は Google Classroom を通じて発信します。Google Classroomのクラスコードを工学研究科Webページにて確認し登録すること。
大学院シラバス・時間割・履修登録(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html)
While the fundamental concepts of the material processes are usually made based on the thermodynamics, their process designs need aspects of the kinetics, for example chemical reaction, heat transfer, mass transfer, and so on. In this course, the students learn about the several kinetic processes that are taken out from the actual smelting and refining processes.
This lecture will be given in an actual classroom. The lecture style, however, will be changed if necessary. Information and documents about this lecture will be distributed through "Google Classroom". Check the class code for Google Classroom at School of Engineering Website and register to this class.
https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")
Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。
目的： 環境工学におけるプロセス解析の基本的方法を学び、反応工学的解析を理解する。
概要： 地球環境問題や環境保全技術に関連する物質の移動や変換、化学反応と平衡、プロセスエンジニアリング、資源循環システムについて講義する。具体的には次の内容を含む。
（１） 環境工学におけるモデル化
（２） 化学平衡と物質移動論
（３） 物質変換論：化学反応と酵素反応の速度論
（４） 好気性生物反応系の解析： 物質収支と反応槽の解析、モデル化、反応条件の制御
（５） 嫌気性生物反応系の解析： COD物質収支、共生系、炭素・窒素・硫黄の変換
（６） バイオマスのエネルギー変換システム
（７） 排水処理システムの解析と低炭素化
達成目標： 環境保全工学に関わる重要な反応プロセスおよび応用システムを解析できる能力を身に付ける。
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Objective: understand ideas in reaction engineering for environmental engineering.
Outline: in this class, mass transfer and conversion, chemical reaction and equilibrium, process engineering, resource recycling systems related to global environment issues and environment conservation technologies will be lectured.
Goal: aquire an ability to analyze important reaction processes and applied systems in environmental engineering.
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（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。
あらゆる産業を支える基盤素材である鉄鋼の製錬プロセスは、鉄鉱石を還元する高炉、溶銑を精錬する製鋼、溶鋼を凝固させる連続鋳造から成り立っており、洗練されたプロセス制御により効率的な大量生産がおこなわれている。本講義では、これまで学習してきた熱力学、反応速度、移動速度、凝固等の基礎を各プロセスで起こっている事象に対して応用し、それらを制御するための解析方法について学ぶ。具体的には、固／液／気体を考慮した熱・物質移動に基づく高炉の数値解析モデル、種々の元素の酸化・還元の同時進行を解析できる競合反応モデルによるスラグ／メタル反応の制御方法、連続鋳造プロセスの概要と、凝固・伝熱・流動を考慮した初期凝固現象の解析等を講義する。
この科目の実施形態は、講義室の講義を予定しています。
諸状況により実施形態は変更の可能性があります。
講義情報と講義資料は Google Classroom を通じて発信します。
Classroom にアクセスしてクラスコードを入力してください。
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Steel is a base material which support various industries. Its production process consists of blast furnace to reduce iron ore, steelmaking process to refine hot metal and continuous casting process to solidify the molten steel. The mass production is conducted with the sophisticated process controlling technology. In this lecture, the analysis methods to control each process are studied by the application of the already studies fundamentals of thermodynamics, reaction kinetics, heat & mass transfer, solidification etc. to each process. Especially, the following lectures are conducted; numerical simulation model of blast furnace based on the heat & mass transfer considering solid/liquid/gas phases, control methods of slag/metal reaction by the coupled reaction model which can simulate the oxidation and reduction reactions of various element simultaneously, the outline of continuous casting process and the analysis method of solidification at initial stage in mold considering the phase transformation, heat and mass transfer.
This lecture will be given in classroom.
The lecture style will be changed if necessary.
Information and documents about this lecture will be distributed through "Google Classroom".
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１.目的
物質の変換を伴う諸現象の進展する速度を支配する因子について理解を促し，反応速度の予測・応用に繋がる基礎の習得を目的とする。
２.概要
気体と液体における分子の運動の考察を通して，化学変化の速度を論じる基礎の準備をする。その後，反応速度の厳密な定義を確立し，反応系の変化速度とミクロレベルの過程との関係、および反応速度の予測について学ぶ。
３.達成目標
反応系の変化速度が素過程や分子衝突に基づいたミクロレベルの過程からどのように表現できるか，および予測可能になるかを考察できる能力の取得を目指す。
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It is one of the roles of engineering to develop various processes responsible for chemical change into a useful technology for human race's welfare. The kinetics in reactions is very important in engineering developments. In this lecture, we prepare the ground for a discussion of rates of chemical reactions by considering the motion of molecules in gases and in liquids. Then we establish the precise meaning of reaction rate, and see how the overall rate, and the complex behavior of some reactions, can be expressed in terms of elementary steps and the atomic events that take place when molecules meet.
多くの有機・無機・生体の化学反応は溶液内で起こり、それらの反応を分子レベルで理解するには、反応する分子を取り巻くたくさんの溶媒分子の役割を把握する見方が重要である。気相中の化学反応と溶液内の反応の違いは、溶媒効果によって生じるためである。本講義ではその溶媒効果の捉え方について、統計力学的な観点から解説する。溶媒効果には、動的な側面と静的（平衡論的）な側面が存在することを示し、拡散やブラウン運動、自由エネルギーなどの概念を解説する。さらに、それらをもとに典型的な溶液内反応(拡散律速反応、反応障壁越えを含む活性化反応、電子移動反応など)の速度論を解説する。
Many organic, inorganic or biological reactions take place in solutions. During the reactions, solute molecules change their states in an environment surrounded by many solvent molecules. The difference between chemical reactions in gas phase and in solutions is attributed to the role of solvent. To understand the mechanism of reactions in solutions, therefore, we need to treat the role of solvent molecules from microscopic viewpoints. We classify the role of solvent into dynamical and static (equilibrium) aspects, and then deal with fundamental concepts of statistical mechanics, including diffusion, Brownian motion, and free energy. We further discuss mechanisms and kinetics of typical chemical reactions in solutions, such as diffusion-limited reactions, barrier crossing in solutions, and electron transfer.
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
本授業は対面で火曜日2講時に行う。授業情報の提供は Google Classroom も使用する。
１．目的
材料製造プロセスにおいて重要な運動量、熱および物質の移動（総称：移動現象）に関する基礎知識修得を目的とする。
２．概要
移動現象の共通法則、次元解析と無次元相関式、収支式（微分方程式）の立て方、収支式の解き方等について、簡単な材料製造プロセスの例を用いて述べる。
３．達成目標等
この講義では、主に以下のような能力を修得することを目標とする。
・本系の学習・教育目標のA, B, Dに関する能力を修得する。
記号A-Mについては、マテリアル・開発系の教育目標を参照のこと。
https://www.material.tohoku.ac.jp/department/purpose.html
・ 材料製造プロセスにおける移動現象の役割を理解する。
・ 移動現象間の類似性を分子運動の見地から理解する。
・ 異相間移動速度の定式と次元解析による無次元相関式の導出法を理解する。
・ 収支式の立て方と微分方程式の基礎的解法を理解する。
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In this course, lectures will given in a lecture room on Tuesday from 10:30 to 12:00. The class information will be provided via Google Classroom. To access the Classroom, please check the website (https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
1. Goals
The main goal of this course is to let students acquire basic knowledge about transport phenomena in materials processing. Transport phenomena include fluid flow, heat and mass transfer.
２．Outline
General laws of transport phenomena, dimensional analysis and dimensionless correlation equations, derivation of balance differential equations and methods of their solution will be described using material manufacturing processes as examples.
3. Achievement target, etc.
・The objective of this class is to acquire the following skills and abilities.
・The role of transport phenomena in the material processing.
・ The similarity between transport phenomena from the viewpoint of molecular motion.
・ The main relationships for the transfer rate between different phases and derivation of the dimensionless
correlation equations using the dimension analysis.
・ Formulation of the balance equations and the basic solutions of differential equations.
流動、伝熱および物質移動を総称した移動現象工学は、物質循環システムを解析する上の基本学理であるので、流体力学、熱工学および物質移動速度論を理解させ、それらを複合した応用技術である燃焼工学についても講義する。
Transport phenomena, which cover fluid flow, heat transfer, and mass transfer, is fundamental laws for analyzing material recycling systems. The lecture will cover fluid mechanics, thermal engineering, and mass transfer kinetics, as well as combustion engineering, which is an applied technology that combines these three fields.
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。
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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.
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
化学工学に関連する講義で得られた知識をもとに、化学装置とプロセスの設計・運転に必要な事項を習得する。
２．概要
流動・伝熱・移動現象・相平衡・反応工学・プロセス制御・プロセス設計と、蒸留・熱交換・抽出・吸着・吸収・反応・乾燥・分離・撹拌について具体的な例を用いて基礎的な演習を行う。
３．達成目標等
この演習では、主に以下のような能力を習得することを目標とする。
・化学工学の基礎的なモデル化手法を理解し、モデル化と定量的な解析ができる。
・各種の化学装置とプロセスについて理解し、それぞれの基礎的な設計ができる。
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1. Objective
Students learn topics required for design and operation of chemical equipment and processes based on the knowledge obtained from the lectures related to chemical engineering.
2. Outline
Students do fundamental practices for fluid flow, heat transfer, transport phenomena, phase change, reaction engineering, and process control and design as well as distillation, heat exchanger, extraction, absorption, reaction, drying, separation and stirring by using the specific examples.
3. Goal
The goal of this practice is to mainly acquire the following skills:
- To understand the fundamental modeling methodology of chemical engineering and to perform modeling and quantitative analysis.
- To understand the various chemical equipment and processes and to do their basic design.