生命科学部Faculty of Bioscience and Applied Chemistry
MAC300YC（材料化学 / Materials chemistry 300）環境化学工学応用Environmental Chemical Engineering
山下 明泰Akihiro YAMASHITA
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 生命科学部Faculty of Bioscience and Applied Chemistry |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | H8581 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 春学期授業/Spring |
| 曜日・時限Day/Period | 水3/Wed.3 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | |
| 備考（履修条件等）Notes |
成績優秀者の他学部科目履修制度で履修する学 生：教員の受講許可が必要(オンライン授業の場合は、学習支援システムで許可を得るようにする) |
| 他学部公開科目Open Program | |
| 他学部公開（履修条件等）Open Program (Notes) | |
| グローバル・オープン科目Global Open Program | |
| 成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | ○ |
| 成績優秀者の他学部科目履修（履修条件等）Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | ○ |
| SDGsCPSDGs CP | |
| アーバンデザインCPUrban Design CP | |
| ダイバーシティCPDiversity CP | |
| 未来教室CPLearning for the Future CP | |
| カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
| 千代田コンソ単位互換提供（他大学向け）Chiyoda Campus Consortium | |
| カテゴリー＜生命科学部＞Category |
環境応用化学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
1.Course outline
Basic principles in chemical engineering include transport phenomena, chemical reaction engineering, and chemical thermodynamics. This course teaches the fluid flow dynamics and heat transfer usually categorized in transport phenomena. Students will learn basic theories as well as designing and analyzing procedures of real industrial devices used in chemical plants and factories.
2.Learning Objectives
Students understand the behavior of the fluid from the view point of momentum transport and understand also that there is a velocity distribution in the fluid for the first half period. About the energy transport in the second half, students must learn mathematical treatment of three mechanisms of heat transfer in order to design real chemical plat devices, including heat exchangers.
3.Learning activities outside of classroom
Students must solve all the homework problems outside the class and hand in their papers before the due.
4.Grading Criteria /Policy
It depends on the COVID-19 infection situation, i.e.,
a. When we have the final exam: Final exam 50% + Homework 50%
b. When we do not have the final exam: Homework 100%
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
化学工学の基礎理論は、輸送現象論、反応工学、化学熱力学に集約される。この講義では、輸送現象論のうち特に、流動と伝熱について取り上げ、基礎理論から実装置の設計・解析の手法までを学ぶ。
到達目標Goal
管内の流れを運動量輸送の観点で捉え、流れに層流、遷移流、乱流の区別があること、速度分布があること、を通じて流れの特性について理解する。また、伝熱に関しては、伝導、対流、輻射の３つのメカニズムの数学的な取り扱いを理解し、最終的には熱交換器など、実装置の設計ができるようにする。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
DP2
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
解析に必要な系は、図としてスクリーンに表示することで、まず全体像を明らかにする。板書による講義が主体となるが、数式の導出過程は極力丁寧に示すことで対応する。内容の理解のために、問題演習が大きなウェイトを占める。
本講義は対面式、またはハイフレックス（同時双方向方式のライブ配信）で実施する。
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
第1回[対面/face to face]：化学工学と輸送現象論
輸送現象論の中の流動および伝熱
化学工学の基礎理論を概説し、その中で輸送現象論が果たす役割について述べる。
第2回[対面/face to face]：流動（１）：流れの分類、力と運動量
流動は運動量輸送、伝熱はエネルギー輸送として捉える。そのための基本法則について考える。
第3回[対面/face to face]：流動（２）：平板上の流れ
平板上の流れについて、速度分布を求め、最終的には体積流量を導出する。
第4回[対面/face to face]：流動（３）：円管内流動
円管内流動について、速度分布を求め、最終的には体積流量（ハーゲン・ポアズイユの法則）を導出する。
第5回[対面/face to face]：流動（４）：乱流、ベルヌ－イの定理
。乱流を含む、やや複雑な流れ系について考える。ベルヌ－イの定理を導出する。
第6回[対面/face to face]：流動（５）：ベルヌ－イの定理（続き）
ベルヌーイの定理を用いる例題を解く。
第7回[対面/face to face]：流動（６）：運動量輸送方程式
運動量輸送方程式の一般形として、Navier-Stokesの方程式について概説する。
第8回[対面/face to face]：伝熱（１）：伝熱メカニズム
伝熱の３つのメカニズムについて、基本法則を復習する。
第9回[対面/face to face]：伝熱（２）：伝導伝熱
電流による発熱を伴う伝導伝熱について、温度分布を考える。
第10回[対面/face to face]：伝熱（３）：伝導伝熱の例題
伝導伝熱に関する複数の例題を学ぶ。
第11回[対面/face to face]：伝熱（４）：対流伝熱
対流伝熱のメカニズムおよび熱伝達係数の推算について学ぶ。
第12回[対面/face to face]：伝熱（５）：熱交換器
熱交換器の設計方程式を導出する。
第13回[対面/face to face]：伝熱（６）：輻射伝熱
輻射伝熱のメカニズムについて考える。対流と輻射の同時進行形について考える。
エネルギー方程式を用いて例題の別解を考える。
第14回[対面/face to face]：伝熱（７）：対流と輻射による伝熱
複合伝熱および複合伝熱係数について学ぶ。
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】 内容の理解には、レポート課題の遂行が必須である。したがって、履修者は全員、全課題について、解答の義務を負うものとする。
課題に対するフィードバックは学習支援システムで行う。
テキスト（教科書）Textbooks
藤田重文著：化学工学演習、東京化学同人
参考書References
Bird, Stewart, Lightfoot: Transport Phenomena 2-nd edition, Wiley
相良 紘著：よくわかる 化学工学計算の基礎（日刊工業新聞社）
藤田重文著：化学工学I （第2版）、岩波全書(絶版)
成績評価の方法と基準Grading criteria
レポート課題 ５０％
定期試験 ５０％
但し、定期試験が実施できない場合には、レポート課題１００％で評価する。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
科目の性格上、着目している系の数学的取り扱いは避けられないが、無味乾燥な数式の導出にならぬよう、現実に近い系で、得られた数式の有用性を確認できるように配慮する。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
パソコンによる着目系の表示と、板書またはパワーポイントによる。
その他の重要事項Others
演習問題を遂行するために、関数電卓の携帯は必須である。
本講義は日米の民間研究所で実務経験を持つ講師が、豊富な実例を交えて講義することで、基礎理論の応用例を身近に実感できるように配慮している。