2024年度学院等開講科目物質理工学院応用化学系応用化学コース

化学装置設計特論

開講元: 応用化学コース
担当教員: 久保内昌敏
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 月1-2 (S4-203(S423)) / 木1-2 (S4-203(S423))
クラス: -
科目コード: CAP.C531
単位数: 200
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 3Q
シラバス更新日: 2025年3月14日
使用言語: 英語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

応用化学分野では，高温・高圧そして腐食性の高いプロセス流体を扱って化学製品を生産しており，プラントの建設，装置の設計，そしてこれらの保守保全を必要とする．プロセス全体を把握しつつ，これらの特殊な条件で運転するプラントの設計論を理解したうえで，装置設計を行うだけでなく，装置の受け入れ，維持管理を行う人材が必要となる．このような考え方を実際のプラントで起きる装置材料に関するトピックスとともに講義し，特に演習と課題により理解し，身に付けるものとする．

到達目標

【到達目標】　本講義を履修することによって，高温・低温，および高圧・負圧または腐食性薬液を扱う化学装置を設計するために必要な，塑性領域を含む材料力学を理解し，熱応力や破壊力学の考え方を学ぶ．これに基づいて，厚肉円筒容器等の設計法，部分降伏の考え方，時間依存破壊の考え方を理解し，腐食対策，メンテナンスに必要な考え方を身につける，さらに化学プラント用材料の様々なトピックスを通じて，実際の化学装置の設計，製作あるいは保守保全を管理していくための考え方を身に付けることを目標とします。
【テーマ】　本講義では，特殊な条件で運転する化学装置の設計に対する考え方を理解するとともに，装置の劣化事例を把握し，実際の現場でこれら装置を管理していく能力を身につけます。

キーワード

弾塑性体，厚肉容器，中空球，外圧容器，熱応力，部分降伏，多層円筒，クリープ設計，時間依存型破壊，破壊力学，腐食，メンテナンス，劣化事例，ステンレス鋼，熱交換器，材料選定，寿命予測，非金属材料

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

材料力学および設計論においては各講義の70％～80％を内容についての解説に充てる．講義内容の確実な理解と応用力を養うために，講義内容に関連した演習問題を出題する.
トピックスについては，各講義で劣化事例などについての説明を行い，理解を深めるため講義内容に関連したレポート（一部演習）を出題する．

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	材料力学１；弾塑性体の力学	力学演習１；Boardman式他
第2回	設計論１；厚肉円筒容器の設計	設計演習１；圧肉円筒設計計算
第3回	設計論２；中空球，外圧容器の設計	設計演習２；球形容器、外圧容器設計計算
第4回	材料力学２；熱応力	力学演習２；熱応力計算
第5回	設計論３；部分降伏と多層円筒の設計	設計演習３；多層円筒設計計算
第6回	設計論４；クリープ設計と時間依存型破壊	設計演習４；応力緩和式の導出
第7回	材料力学３；破壊力学	力学演習３；破壊力学計算
第8回	設計論５；配管	設計演習５；配管設計
第9回	設計論６；腐食工学	設計演習６；腐食速度計算
第10回	設計論７；メンテナンス工学	設計演習７；ベイズ解析
第11回	装置材料トピックス１；ステンレス鋼の耐食性	演習：ガルバニック腐食
第12回	装置材料トピックス２；熱交換器の劣化事例	演習：熱交換器の配置
第13回	装置材料トピックス３；化学プラントにおける劣化事例と石油・ガスプラントにおける材料選択
第14回	装置材料トピックス４；非金属材料の化学プラントへの適用と劣化	レポート；有機材料劣化

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

テキストは担当教員によるOCWにアップする資料を用いる

参考書、講義資料等

該当なし

成績評価の方法及び基準

材料力学，設計論の理解度を演習と宿題で，化学装置設計の実際をレポートにより評価する

履修の条件・注意事項

特になし

連絡先 (メール、電話番号) ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

kubouchi.m.aa@