7/21の試験(08:00開始):
・当日はノートやテキスト等は? >>
持込不可。
・式を暗記しますか? >> ほとんどの式を表示します。
式の意義(意味)の理解が重要となります。
・
電卓? >> 持参してください。
・ in English ? >>
問題は日本語で書かれます。
・毎週の出席率が低いのですが、 >> 期末試験のためには、前半(滝山)と後半(レンゴロ)での出席率が70%以上が必要です。
7/14の回答:
(a) Eq. 18.2-1の前の段落あたりにも書いてあるように、理想気体の場合、x(A1) = p (vap,1) / p .
温度上昇にともなって蒸気圧(p(vap,1))が増加する(Clausius-Clapeyron式;熱力学のテキストを参照)。よって、x(A1)も増加する。系全体の圧力(p)が増加すると、x(A1)が減少する。
(b) 蒸発速度は、Eq. 18.2-14 (18.2-15)より与えられた。温度が一定の場合、c ~~ p および拡散計数D(AB) ~~ 1/p であるので、蒸発速度は、任意の圧力にほとんど依存しなくなる。
7/11の回答: (Evaporation rate)
A : chloropicrin, B: 空気とし、全体圧力が一定とし、理想気体の場合、
Eq.18.2-14より

を得た。
ここで T = 298.15 K, p (B2) = p = 770 mm Hg, p(B1) = 770 - 23.81 = 746.19 mm Hg.
の値を代入すると

W(A) = N(Az) x M(A) x S
...... = (1.03 x 10 -8 g-mol/cm2 s) (164.4 g/g-mol) (2.29 cm2) (3600 s/hr)
...... = 0.0139 g/hr.
Instructors: H. Takiyama & W. Lenggoro
単位数 3 選択必修 区分 工学部専門科目
概要 物体の中で速度や温度や濃度が一様ではないとき、一様になろうとする変化が生じます。この変化を移動現象といいます。この講義の前に習った「化学工学基礎」では、移動現象の紹介として簡単な層流又は固体中の移動現象のみを扱いましたが、本講義では流れの場における複雑な移動現象も取り扱います。講義内容の概要は以下の通りです。
Lenggoro担当
2つの隣り合う不溶性流体の流れ(2.5)、流下2液膜の流れ
等温系の界面運動量輸送(第6章)
層流と乱流、管摩擦係数(6.1)、(6.2)、一般的な基礎式を簡略化するための考え方
第19・20回)輸送に必要な動力の計算(第7章)
【物質移動】
第22回)拡散係数と物質移動の機構(第17章)2成分系の拡散のフィックの法則(17.1)
第23・24回)拡散係数と物質移動の機構(第17章)
対流による質量とモルの移動(17.7)、質量流束とモル流束のまとめ(17.8)
第25・26回)固体と層流流れ中の濃度分布(第18章)
微小区間の収支:境界条件(18.1)、
液体の蒸発速度(静止気体境膜内の拡散)(18.2)、
流下液膜への拡散(18.5)
第27・28回) 物質移動係数(境膜説)、球や円管の表面からの物資移動速度
....
(期末試験) ... Examination: 21 JULY 2011.
運動量移動:流体の流れにおける運動量収支のとり方と応用、輸送に必要な動力の計算法
熱移動:伝導伝熱、対流による熱伝達、断熱材厚さの計算、簡単な熱交換器の設計原理
物質移動:拡散流束と物質流束による成分移動現象の解析方法、伝熱を伴う相変化の計算
移動現象の相似則:運動量、熱エネルギー、物質の三つの移動過程の類似性と相違点
b. 目標 高校までの物理や化学の講義では変化の速さについては学びませんでした。この講義では、物体内部の速度、温度、濃度の変化の速さの理解を深めて、演習を通して実際の問題に応用する力を身につけることを目指しています。このためにはまず、微分と微分方程式になじむことから始めて自由に使えるようになることを目指します。
授業内容
講義と演習を組み合わせて進めます。講義と演習を組んでほぼ交互に行います。毎回の内容を以下に記します。()内は教科書の章または節を表しています。なお、理解度を確認しつつ進めるので内容の変更があり得ます。
by Prof. Takiyama
第1回 移動現象の紹介、移動現象論の表現法、推進力と流束について
身近な自然現象や装置内の移動現象の実例の紹介と変化速度を理解するための考え方(「化学工学基礎」の復習)、運動量・熱エネルギー・質量の保存則
第2回 移動現象論を理解するための数学の基礎、微分の物理的な意味、微分方程式の解き方(一般解と境界条件)、ベクトル量とスカラー量:資料配布
【熱移動】
第3・4回 熱伝導度と熱エネルギーの移動機構(第9章)
加熱に必要な熱量と伝熱速度、熱伝導についてのフーリエの法則(9.1)、熱伝導度の値と整理(9.2)、連続の式(3.1)、対流による熱伝達(9.7)
第5・6回 微小区間の熱エネルギー収支と固体・層流中の温度分布(第10章)
微小区間の熱エネルギー収支:境界条件(10.1)、電熱源をもつ熱伝導(10.2)、電熱源をもつ熱伝導の演習
第7回 多層壁の熱伝導(円筒座標系中心)(10.6)、断熱材を巻いた発熱板・円筒の演習
第8回 流体中の伝導伝熱:「境膜」
伝熱係数(熱伝達係数)、強制対流 (10.8)、自然対流(10.9)・・資料配布
第9・10回)総括伝熱係数Uを用いた解析方法
容器からの放熱、二重管型熱交換器の設計(資料配布)
第11回)中間試験・・第1回〜第10回の内容
【運動量移動】
第12・13回)粘性及び運動量移動の機構(第1章)
力と運動量変化、連続の式(流れの物質収支)、粘性についてのニュートンの法則(1.1)、ニュートンの法則の一般化(1.2)、粘度の圧力と温度の依存性(1.3)、対流による運動量移動(1.7)、運動量流束
第14・15・16回)微小区間の運動量収支と層流の速度分布(第2章)
微小区間の運動量収支と境界条件(2.1)、流下液膜の流れ(2.2)、円管内の流れ(2.3)、
履修条件・関連項目
物理化学の関連する項目(気体運動論、反応速度論)および「化学工学基礎」を履修済みであることが望ましい。微分・積分、微分方程式、ベクトルなどの数学の基礎知識を必要とする。
テキスト・教科書
教科書として”Transport Phenomena”第2版(R.B.Bird, W.E.Stewart and E.N.Lightfoot, John & Wiley)を用いる。この教科書の基礎的事項および専門用語の和訳をまとめた冊子(Transport Phenomenaを読むために)を受講者に配布するので、予習および復習に役立ててほしい。また、講義Ⅱ必要な資料を予め配布し、演習問題についても適時資料を配布する。
参考書
参考書として、「拡散と移動現象」(宝沢他、培風館)の他に「新版移動論」(小林潔志、飯田嘉弘、朝倉書店)など多くの著書があるので、自分に合うものを参考書とすることを薦める。
成績評価の方法
成績評価は、中間試験と定期試験の成績を80%、小試験・演習・レポート点を20%の割合として行う。成績はS(90点以上), A(80以上90点未満), B(70以上〜80点未満), C(60点以上〜70点未満), D(60点未満)で評価し、合格ラインはC以上とする。中間・定期試験の受験資格として、それまでの出席率が70%以上であることを要する。
教員から一言
移動現象論の考え方に慣れると多くの現象を的確に理解することができるようになるので、こつこつと勉強を続けて欲しい。全てを覚えようとせずに重要な点を深く理解できるよう努めてほしい。必ず予習と復習をすること。
キーワード
移動速度 運動量移動 熱エネルギー移動 物質移動 熱と物質の同時移動
オフィスアワー
備考1
毎回、授業には演習に備えて計算機および定規などを持参すること。
備考2
過去3年間の成績分布は以下の通り。
H21(2009) S 4% A 35% B 27% C 4% D 29%
H20(2008) S 10% A 17% B 19% C 23% D 31%
H19(2007) S 18% A 13% B 31% C 21% D 18%
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