ms 211/3 PRQlgS P~GANGKUTAN

Transkripsi

1 UNIVERSITI SAiNS MALAYSIA Peperiksaan Semester KedU8 Sesi 1997 /98 Februarl 1998 ms 211/3 PRQlgS P~GANGKUTAN Masa: [3JAM] ARAHAN KEPADACALON: Sila pastika" kert8s peperiksaan ini mengandungi TUJUH (7) muka surat bercetak sebelum anda memulakan peperlksaan ini. Kertss $0818" ini mengandungi TUJUH (7) soalan semuanya. Jawabhanya LIMA (5) soatan sahaja. Semua soalan mesti di jawab dalsm Bahasa Malaysia atau maksimum DUA (2) soajan boleh dijawab deism Bahasa Inggeris.

2 [EBB 218/3] 1. [a] Suatutangkiberbentuk stera, berdiameter 12 m, terletak di dalam bilikyang ditetapka." ~u~unya pada 15 C. Tangki tersebut diperbuat daripada kepingan keluli Setebal 12.5 em dengan pelapik dalamnya diperbuatdaripada kac8 setebal15 em. Suhu di permukaan dalam kaca tersebut adalah 50 C. Andaikan bahawa rintangan haba lapisan udaraperolakan pada bahagian luar tangki bersamaan dengan rintangsn paduan kaca dan keluli. Kira suhu pada antara-muka kacalkeluti dan keluliludara. (Dindin9 ~ngki boleh diandaikan sebagai dinding satah bagi tujuan pengiraan) Pengaliran haba kaca = 0.8 W/mk Pengaliran haba keluli = 45 W/mk (b) Suatu liiitan sirip aluminium dipasang pada suatu. tiub berdiameter 25mm. Panjang sirip tersebut adalah 12.5 mm dan tebal1 mm. la terdedah kepada persekitaran olakan pada 30 C dengan pemalar haba olakan 56 W/m2t... Suhu asas adalah 125 C..Kira kehilangan haba sirip tersebut. K.a.L.:: 200 W/m 0 K 100 c: ~ ~ '2 c/rl L~l r~ I 0- ~ 60 L~~ >. 'J c:....~ ::. 40 \) '= w: 20 o L----I-----L..-JL L.--...l..----'_..I.---'-----L.-----l'---..L.-~ 0.0 o.s ~.O L(.n, <h/ka", )1/2 3.0 Gambarajah : Kecekapan sirip lilitan profil segiempat tepat

3 =3= 2. [a] Ethlena Glikol cecair pads 0 C memasuki suatu tiub berdiameter 2 em dengan halaju 4.5 mls. SUhu pads dinding tiub dikekalkan pads 80 0 C. Kira panjang tiub jika suhu keluar 8thlena glikoladalah40 C. Persamaan berikut mungkin boieh digunakan. Nuoll ReD 0.1 Pr 113 (p.i Pw) 0.14 Sifat-sifat ethlena glikol pada 20 C adalah: ketumpatan =1117 kg/m 3, Haba tentu = 2.39 kj/kg K, kelikatan kinematik= 19.18~10-6 m 2/s, pengaljran haba= W/mk dan Pr =204 Ketumpatan pads 0 0 C adalah 113t kg/m 3 dan kelikatan pada 80 0 C adalah 3.21 x 10-3 kg Ims.. Aliran habe daripada paip selinder didapati daripada hubungan (h1tdl) I[(dm/dt) C p ] = I n ([(Tw - Tj) I (T w - To]) di mana h adalsh pemalar perrnindahan haba olakan, 0 adalah diameter tiub, L adalah panjang tiub, dmjdt adalah kadar auran jisim, Tw adalsh suhu dinding tiub, Tj adalah suhu masukan dan Toadalah suhu keluar cecair. Terbitkan Hukum Percanggaan Wein iaitu ATm =pernalsr daripada Hukum Plank sinaran daripada jasad hitam C1 A. -5 E b 1. = e C2n. T -1

4 [EBB 218/3] dimans T= A.= Ebi.. = Tm= C1, C2 = Suhu mutlak jasad yang mengeluarkan sinaran jarakgelombang sinersn Tenaga jarak gelombang yang disinari oleh jasad hitam Suhu dimena E ba Bdalah maksimum pemalar 3. [a] Terbitkan persamaan berturutan untukaliran suatu bendalir. Terbitkan keputusan untuk kes...kes Pl VQ Aliran suatu bendalir pada keadaan mantap Aliran suatu bendalir tak termampat. Benkan keputusan dalsm ungkapan mampat. (40 markah) Dengan suatu lakaran kemas huraikan suatu meter venturi. :Nyatakan persamaan meter venturi tersebut. Suatu meterventuri menegak mengukur auran minyak dengan graviti tentu 0.82 dan me~punyai diameterjalan masuk 125 mm dan diameter lebar 50 mm. Lehemya tertetak 300 mm di atas jalan masuk dan leher dan' perbezaan deism bacaan tolok tekanan adalah 27.5 kn/m 2 Jika koefisien luahan meter tersebut adalah 0.95, kira kadar alir dalam m 3Js di dalsm meter venturi. (60 markah) 74

5 ~ [EBB 218/3] 4. [a] Terbitkan persamaan Hagen Poiseuille untuk kejatuhan 'tekanan semasa aliran lamina suatu cecair di dalam paip bulat. Tunjukkan bagaimana hubungan di entara faktotgeseran dan NomborReynold boleh didapati daripada persamaaan di atas. Suatu cecair mengalir melalui su&tu paip mendatar pads 5 m/s. Paip tersebut mempunyai diameter dalaman 0.05 m dan kekasaran setara paip adalatr4.8 x 10 -sm. Ketikatan cecair adalah 4.5 x 10-3 Pa.s dan ketumpatannya adalah890 Kg/m3.Kira kehilangan turus akibat geseran dalam peip sepanjang 42.5 m. Anda boleh menggunakan Gambarajah 4b. O.O~ ~~!_ t:~:~ : ';r.:; : H- ~.. ;lll~rll , ~ -.~~ ~ -; j!. I---!-r. ~. -: ~~.., -.- 'jjjj.. I,f\ l - /- ' 1" _-_ -t ' j " 1 - ODS 0.07 J :';.::" :. i ""I-~ '"- ~ I, I I 'f:"':':t rs:h-'., ~. I I I" I l ' : I.. 0'06~ -- ':'" ',k l::hi'::- l-:: r-:, -_.,- ~ :. I , :......_ i ' 1 ~. ',. -. _ ,- ~:.: ~.~.... ". ~; ~~., J' 'I l' I I: i.! l'. 1-, ,. -'j 'll._-_ ~.;;;: :: 1;';;. r""" i'"' ~.-. 1, I 1\ t f.~...j' f., ~~ ~ ~j.;:; '.... I! ~ j '[ _.j.. i- ~ j. - --" - -. J! '.', _ -._- :8-.~:. ~,~..- ~..~ ~...-:~ -. J : i'. " ' 1,. " I -- ~ ~ :;:':; : '~: ~-~.::f: ~r-...,. I---<...I, i 1\! I! I. I :. -. ~i-t ' - 1\. ",:':': "7'1 ~~T"~r-.t--~ I :.!: nr,,1'.,... 1\-- -.\ ' ~. : :'..';:'.1'I~r::-~.~~~ ; : 1 : I \..i. Rouqh-pipe zone. _~ -..::~,. -~;. -.j ~ : l L ;....' :1... r ; I~ I, ",t,. I :~d' ';'. - ;:~ : : ~ I' I--+-L...l i l,' I. I i. a - -'''l{ ::{.' ::( I "f'--.~'::-~,-",- --""""k~hl ' ~ : '- -'[\,- -' -- -r'1' - -~~-_.-.~;- ~ ~ 1..,}w ::-t-j.i"r-,r-- ~:-"..~~ r I,..., i I. 0,008 g ---~:-t ';.; ;'~ " ~- I """ I.. ;.~... ~! ti i:' 0.03 ':: ' ~i : ~ :...1 ~_ i.. t' l' l, ~..i- --== '-.~ -- H-J-- ' 1- - :,- n ~.;;;..-.:.: :.:. _;,l._.~ '. ij I., ".. _.~-.i..j ~ :>~: ~f.:j -,.f _... '- -~ K- " : ',. 1TranSI!tOn zone j-!" oj ':"'" ~r]. ' ~ =-= Jt,:' JE~.rr-~_ ~ ='..~ _:~~ "1' ' I" Lj-;.~~ - r.±.. _:.i ~: -:4 ~U ~~ F~I ~"". '.i.r=~~ '-+..-:1=:~~ l1.-1 ~I':!: l ~1' J'1... ~ ' 1 J'-..l---- t-=h...~. - ~-. --' - -H - l -. - I~ -._,. ~ , - -, t::::!'l::r ', ',. It " +~ ';-I- ' -- -~ -+ ~. i ~~r--: ~. j '1-- - ~ - ' r-. ' -- -_.l==1 -:- -r..., - I-I- 1 J---4--~ -'1., "-j-- ~ l-"' -~ - ~ -! 4 ~~,....-.""- f-;- f--;,j...:...i. _. f'o. -_._ :-' -1' -;- -r l ~~ ~"'t"'"" -~. _. ~ ~ "10~""'" ~~:~_..)~I"-:-J- - - '' ' 4 >---._- -. t :-... JI... - i --'-j-" : 4 1 I ~t---~~ '-- ' b!-f<.; 1'---l..R:- - '", I -:-...l-~., 0 ' ' - 1. I.,.--,'" ' : ' J I I 1 r :: I '-~-I-':- -;. ":',...bo...:-~ -..-H '0006.._.~ j - + ~+-I-~ ~ ''''1-1,I ~,--'t:-~~. - T r- ~ T-~-...:" - - ~. ---: -7-~- o. -, ~..J,. ~.' j',- -_. ~.._. -; --. j. j j j ~ t': K. ~I.~. -.., -;.. ~., - I > t...:. : - ~,-I ~ I ' j 1 : ~ ~~ r-".k.~ - ~ r=::.±::::==.-.~. ;'-'1 > :'. t I -~ - 1'j --j ' -- 1'! 1 ~. '1. I :' ~ 4..._ ".! "I f , , " '.. -. ~ I I '. ro~~ 1:" '1'1.:1' -.~ _...~. -.,,..j1..i ~..--l -; ' jl. 1 j i.. ; ijl,i! I l'ljf i. I j.! 1 ~rt~.t ; tjj ' lji j. ~ I 1~rl' '': 1T ,!. I I ' ' _. ~.' J _ I L...-L uj '~ "'~~...<...-l...:...l4. 2 ' 3 5 '7, " 7, ' 9 I' 2 '.. 3 ~ ~' ' IO~ lot la' 75

6 -6- [EBB 218/3] 5. [a} Terbitkan Hukum Kedua Fick Resapan dan nyatakan a"daian... andaian yang dibuat. (60 markah) Suatu kepingan keluli lembut tebal dengan kandungan 0.05 % C dipanaskan delam atmosfera pengkarbonan dan didapati bahawa kepekatan karbon pada kedalaman 4mm adalah 0.6 % selepas dipanaskan sel8ma 12 jam. Berapakah mesa pemanasan yang dipertukan untuk mencapai 0.6 %) pada kedelaman 7 mm apabila suhu pemanasan kekal sama? Terbitkan hubungan yang digunakan. (40 markah) 6. (a] Terangkan mekanisme resapan dalaman cefahan deism habfur kiub berpusat jasad. Terbitken hubungan 0 =aa 2 /t dan tentukan nilai a bagi resapan celahan deism legam KBJ.. Apakah nuai puncak geseran d~laman Buatu logem kbj akibat resapan celahan adalah 0.8 Hz, plot geseran dalaman maksimum beriaku pads C. Sekiranya frekuensi diubah kepada 1.9 Hz, puncaknya akan berubah kepada 120-c. Kira tenaga pengaktifan bagi proses tersebut. Sekiranya parameter kekisi legam tersebut adalah 3.1 unit Angstrom. kira koefisien resapan pade 100 C. 7. Ia] Apakah yang dimaksudkan dengan Analisis Dimensi? Bincangkan salah satu kaedah untuk melaksanakan analisis dimensi. Tuliskan persamean...persamaan yang berka.itan yang digunakan.delam kaedu ini. ~ ~ n 10

7 -7- [EBB 218/3] Terbitkan Persamaan berikut bagi aliran habe olakan melalui paip dengan menggunakan Analisis Dimensi menggunakan Teorem Buckingham II ~.'.. ~ I