ビデオ講義
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化学工学反応工学
反応速度式、理想反応器、選択率、そしてそれらを試す熱
反応器は価値を生み出す唯一のユニットです — フローシート上のそれ以外のすべては、反応器が作ったものを運び、加熱し、あるいは分離しています。本コースは、私たちの化学工学カリキュラムにおける反応工学の深掘りです: 入門シリーズの概観を、反応速度式から、反応器が行儀よくふるまうかどうかを決めるエネルギー収支まで、実際に使える道具立てへと変えていきます。
シリーズ概要
- 速度 — 反応速度式、反応次数、そしてアレニウス式
- サイズ — 回分・CSTR・PFR: 設計方程式と、どちらの体積が勝つか
- 選ぶ — 複数反応: 単に多く作るのではなく、正しい生成物を作る
- 検証する — 滞留時間分布: トレーサーが教えてくれること
- 保つ — 熱効果、安定性、そしてスケールアップ
flowchart LR
A["Rate Laws &
Arrhenius"] --> B["Ideal
Reactors"] B --> C["Selectivity &
Multiple Reactions"] C --> D["RTD &
Non-Ideal Flow"] D --> E["Heat, Stability
& Scale-Up"]
Arrhenius"] --> B["Ideal
Reactors"] B --> C["Selectivity &
Multiple Reactions"] C --> D["RTD &
Non-Ideal Flow"] D --> E["Heat, Stability
& Scale-Up"]
各章の内容
| 章 | タイトル | 学べること |
|---|---|---|
| 1 | 反応速度式とアレニウス式 | 反応速度式と反応次数、積分形と半減期、活性化エネルギー、温度に関する経験則 |
| 2 | 回分・CSTR・PFR — 理想反応器 | 設計方程式、転化率と空間時間、CSTR 対 PFR の体積比のはしご、CSTR の槽列 |
| 3 | 複数反応と選択率 | 選択率と収率、濃度と温度の方針、逐次反応と最適な停止時間 |
| 4 | 滞留時間分布と非理想流れ | トレーサー実験、E(t) の特徴、バイパスとデッドゾーンの診断、槽列 |
| 5 | 熱効果、安定性、そしてスケールアップ | 断熱温度上昇、CSTR の多重定常状態と安定性判別条件、暴走反応への防御、スケールアップ |
本シリーズの対象読者
- 学生 — 入門シリーズの概観から、反応器設計の定量的な中核へと進む方
- エンジニア・研究者 — 反応器をサイジングし、選択率を追い、あるいは温度逸脱のトラブルシューティングを行う立場にある方
- データサイエンティスト — 反応器の温度・流量データを扱っており、暴走警報の背後にある物理を知りたい方
推奨される予備知識: 化学工学入門。熱力学シリーズが平衡による上限を、流体力学・伝熱・物質移動の各シリーズが反応器の周りの輸送の描像を提供します。数学は代数の範囲にとどまり、いくつかの積分と微分は導出せずに引用します。
関連シリーズ
化学工学入門、化学工学熱力学、化学工学流体力学、化学工学伝熱、化学工学物質移動と分離 とともに、古典的な基礎のトラックを完成させます。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。