プロセスシステム設計工学 / Design and Optimization of Process Systems  

  福島 康裕, 大野 肇  

  工  

   

   

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。

本講義では、化学システム設計の基礎を学ぶとともに、最適化問題を発見し、定式化を行い、結果を解釈し、目的関数や制約条件、設計変数を見直す、といった最適化ツールの適用方法を学ぶ。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

In this lecture, the students will acquire basic skills for chemical systems design and optimization.

You will need to study the contents for the next lecture outside of the class. You will also need to use your PC to perform the exercise.

  プロセスシステム設計工学 / Design and Optimization of Process Systems  

  福島 康裕  

  環境  

   

  後期 火曜日 1講時  

本講義では、化学プロセス設計の基礎を学ぶとともに、最適化問題を発見し、定式化を行い、結果を解釈し、目的関数や制約条件、設計変数を見直す、といった最適化ツールの適用方法を、教科書に従って学ぶ。また、最適化アルゴリズムや数理モデル化手法についても講義を行う。

毎回の講義の前に、必ず予習が必要となる。また、パソコンを用いた演習もおこなうため、持参が必要となることがある。（基本的には操作は家でおこなってくることになる）

  プロセスシステム工学 / Process Systems Engineering  

  大野 肇, 福島 康裕  

  工  

   

   

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)

【目的】

化学プロセスシステムの設計に必要となる数理ツールや理論、考え方の基礎を学ぶ。

【概要】

本講義では、環境問題や資源の枯渇を契機として変遷してきた現代の化学プロセスシステムの合成、設計、管理、運転を取り扱うプロセスシステム工学の考え方と、その実践のために必要になる数理的手法（線形計画法、非線形最適化手法）や図解法（ピンチテクノロジー等）、並びに評価方法（ライフサイクルアセスメント等）の基礎について学習する。

【達成目標】

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。

・ 様々な化学プロセスシステムの役割の違いを理解し、その設計問題を数学的に記述することができる。

・ プロセスのマテリアルバランス、エネルギーバランスを数理ツールを用いてとることができる。

・ ライフサイクルアセスメントの概念と基礎を身につけ、説明することができる。

・ 熱交換ネットワークの役割を理解し、その設計に関する基礎的な手法を理解する。

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 lecture, students will understand the framework of process systems engineering, i.e., synthesis, design, operation, and maintenance of modern chemical systems. They will also study practical mathematical methods(ex. linear and nonlinear programming), graphical design tools(ex. pinch technology), and evaluation methods (ex. Life cycle assessment).

Goals of this lecture include the following items:

- Understand differences in roles of chemical process systems and acquire skills to express design problems with mathematical expressions

- Become capable of balancing materials and energy around process systems using mathematical tools

- Learn basic concepts of Life Cycle Assessment

- Understand roles of heat exchange networks and learn basic deign methods

  化学工学基礎 / Basic Chemical Engineering  

  長尾 大輔, 福島 康裕  

  工  

   

   

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

化学プロセス・化学装置には種々あるが、それらを設計する際の基礎となる物質・エネルギーの収支（保存・移動）、物質変化（反応）に関する基礎知識修得を目的とする。

２．概要

種々のプロセスを対象として、化学工学熱力学、物質収支、エネルギー収支の概念、導出法を学ぶ。

３．達成目標等

この授業では主として以下のような能力を習得することを目標とする。

・与えられた条件で簡単なプロセスについて、相平衡、化学変化、物質移動について理解することができる。

・それを収支式として定式化でき、それを解して未知変数を求めることができる。

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)

This course covers basic chemical engineering to understand mass and energy balances including their conservation and transportation with and without chemical reactions. Based on chemical engineering thermodynamics, students will learn the concept of mass and energy balances and the approaches to derivation of their balance equations for a variety of chemical engineering processes. The course is designed to understand phase equilibrium, chemical change and mass transportation under given conditions for simple processes. Formulation of the balance equations to acquire unknown parameter in the processes will be learned in the course.

  反応分離プロセス特論 / Advanced Process Reaction and Separation Processes  

  担当教員  

  工  

   

   

化学プロセスを構成する反応操作と分離精製操作について、プロセス工学的な立場から広範でかつ深い専門知識を講義すると共に、資源および環境保全を考慮した化学プロセスの設計方法を考察し、問題発見と設定の能力を錬磨する。合理的な反応プロセスの開発のための反応操作と分離操作のシステム化、最適化を含めたプロセス設計学を具体的な講義の対象とする。

The course provides broad and deep expertise from a process engineering standpoint on the reaction and separation/purification operations that constitute chemical processes, and examines methods of designing chemical processes in consideration of resource and environmental conservation. Process design including systemization and optimization of reaction and separation operations for the development of rational reaction processes will be the subject of specific lectures. The course will focus on process design, including systemization and optimization of reaction and separation operations for the development of rational reaction processes.

  化学・バイオ工学演習Ｃ / Exercises C  

  高橋 厚  

  工  

   

   

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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

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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https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

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.

  流体設計情報学 / Fluid Design Informatics  

  大林 茂  

  工  

   

   

【クラスコード：lwxnlq7】

数値流体力学（CFD）と情報科学の組み合わせよって行われる流体工学設計について、理論を構築し、手法を習得し、実例を見る。

[Class code: lwxnlq7]

This lecture aims to construct the theories, learn the methodologies, and see the real-world examples of fluid engineering design based on computational fluid dynamics (CFD) combined with information science.

  エネルギー工学 / Energy Technology  

  青木 秀之  

  工  

   

   

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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

「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.

  自然エネルギーデザイン学 / Design of natural energy  

  鈴木 杏奈  

  工  

   

   

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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。

【目的と概要】私たちが生活や生産活動を行うためには，自然界から利用可能なエネルギーを取り出す必要がある．一方，自然界は複雑で不確実であり，人間が制御することはできない．本講義では，地熱エネルギーを題材の中心としながら，自然界を技術開発の対象とすることの難しさや面白さを学び，持続的に自然界からエネルギーを取り出すための設計方法論を修習する．また，現状の自然エネルギー利用技術を理解し，自然と技術，社会のあるべき関係性を探究する．

【達成目標】以下の事項に関する理解の獲得を目標とする．

・限られたデータに基づいて、複雑系のモデル化や複雑系を評価する手法を使うことができる。

・天然物を設計の対象として見る目を養う。

・社会の中の技術、資源と向き合う技術について、多角的な視野を広げ、自分なりの考えを持つことができる。

・自然エネルギーに関する課題を抽出し、解決策を検討することができる。（仮説を形成できる。）

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https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

【Purpose】 We need to extract usable energy from the natural world in order to live and produce. On the other hand, the nature is complex and uncertain and cannot be controlled by human beings. In this lecture, we will learn the difficulty and interest of using the nature as a target of technological development, and learn design methodologies for sustainable energy extraction from the nature, focusing on geothermal energy as the main subject. The course also aims to understand the current technologies to utilize natural energy and to explore the ideal relationship between nature, technology, and society.

【Goal】

The course aims to provide students with an understanding of the following

- To be able to use methods for modeling complex systems and evaluating complex systems based on limited data.

- To develop an eye/sense to see natural products as objects of design.

- To be able to broaden one's perspective and develop one's own ideas about technology in society and technology facing natural resources.

- To be able to identify issues related to natural energy and to be able to consider solutions. (Be able to formulate hypotheses.)

  基礎システム工学 / Basics of Systems Engineering  

  斎藤 浩海  

  工  

   

   

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)

この科目では、Classroomを使用して講義資料と講義情報を発信します。

クラスコードは ffuweyi です。

Classroomにアクセスし、クラスコードを入力してください。

目的と概要：

 現代の社会は、電気エネルギーシステム、情報通信システムなど様々なシステムを基盤としている。本講義では、このようなシステムの設計・計画・運用の基礎となる数理最適化の考え方と代表的な方法を学ぶ。

達成目標等：

 数理最適化の代表的な方法である線形計画法と非線形計画法の工学における役割および最適化問題の定式化と解法を理解し、簡単な問題にそれらの手法を応用できるようになることを目標とする。加えて、システムの計画・運用等に関わる手法の概要を説明できるようになることも目標とする。

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)

The materials and information for the course are delivered to you with Google Classroom. The class code is ffuweyi. Access to Classroom and input the class code.

Purpose and Summary:

Modern society is supported by various systems such as electric power systems, information and communication systems and so on. In the course, fundamental theories and typical methods related with mathematical optimization which are based on designing, planning and operation of the systems are studied.

Goal of the class:

- Understanding formulation of optimization problems

- Studying how to apply linear programming and nonlinear programming to simplified problems

- Explaining the outlines of methods related to system planning and operation