ビデオ講義
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化学工学流体力学
圧力、流動状態、摩擦、そして流体を動かす機械
化学プラントにあるもののほとんどは、動かされている流体です — 原料はポンプで送られ、気体は圧縮され、製品は配管を流れます。圧力損失は費用であり、流動状態は、下流のすべてがどれだけよく混ざり、熱を伝え、反応するかを決めます。本コースは、化学工学カリキュラムにおける輸送現象の流れを開くものです: まず運動量移動を扱い、化学工学伝熱 シリーズへ続き、化学工学物質移動と分離 シリーズで完結します。
シリーズ概要
- 保つ — 流体の物性と静水圧の圧力場
- 交換する — ベルヌーイと機械的エネルギー収支: 圧力・速度・高さの取引
- 仕分ける — レイノルズ数があらゆる流れを層流か乱流に分ける
- 支払う — 摩擦係数が流れを運転費用に変える
- 駆動する — 配管システムに整合させたポンプと圧縮機
flowchart LR
A["Pressure
& Statics"] --> B["Energy
Balance"] B --> C["Reynolds
Number"] C --> D["Friction &
Pressure Drop"] D --> E["Pumps &
Systems"]
& Statics"] --> B["Energy
Balance"] B --> C["Reynolds
Number"] C --> D["Friction &
Pressure Drop"] D --> E["Pumps &
Systems"]
各章の内容
| 章 | タイトル | 学べること |
|---|---|---|
| 1 | 流体、圧力、静力学 | 密度と粘度、静水圧、ゲージ圧と絶対圧、連続の式 |
| 2 | ベルヌーイと機械的エネルギー収支 | 圧力・速度・高さの取引、トリチェリ、流量計測、摩擦とポンプ仕事 |
| 3 | 層流、乱流、そしてレイノルズ数 | レイノルズの実験、Re と流動状態、ハーゲン–ポアズイユ、産業がなぜ乱流で運転するのか |
| 4 | 管内流れと圧力損失 | ダルシーの摩擦係数、ムーディ線図、ポンプ費用の設計計算例、継手 |
| 5 | ポンプと配管システム | 遠心式と容積式、運転点、NPSH とキャビテーション、圧縮機 |
本シリーズの対象読者
- 学生 — 化学工学入門シリーズと熱力学シリーズから、輸送現象の中核へ進む方
- エンジニア・研究者 — 配管をサイジングし、ポンプを選定し、流れの問題を解決する立場にあり、相関式の背後にある論理を知りたい方
- データサイエンティスト — プラントの流量・圧力・動力データを扱い、それらの信号が従う物理を必要とする方
推奨される予備知識: 化学工学入門。エネルギーと蒸気圧のつながりには熱力学シリーズが役立ちます。数学は代数の範囲にとどまり、いくつかの計算例が加わります。
関連シリーズ
化学工学入門 および 化学工学熱力学 とともに、古典的な基礎のトラックを構成します。輸送現象の流れは 化学工学伝熱 シリーズへと続き、化学工学物質移動と分離 で完結します。データ駆動の姉妹シリーズは プロセス・インフォマティクス入門 と プロセスモニタリング・制御入門 です。