Dimensi- dimensi pembolehubah adalah seperti berikut: (40 markah) (b) Minyak yang mempunyai ketumpatan 880 kg/m3 dan kelikatan 0.048 kg/m.s mengalir menerusi satu paip lick mendatar yang berdiameter 18 mm

Peperiksaan Kursus Semester Cuti Panjang Sidang Akademik 2003/04

April 2004

IEK

103

- ^{OPERAS1 UIVT'r I}

Masa: 3 jam

Sila pastikan bahawa kertas peperiksaan ini mengandungi LAPAN (termasuk EMPAT keping Lampiran) mukasurat yang bercetak sebeIum anda memulakan peperiksaan ini.

Jawab LIMA soalan. Semua soalan mesti dijawab dalam Bahasa Malaysia.

, , " 2/-

- 2 -

[IEK 1031 1. (a) Daya pusingan F bagi satu propeller adalah bersandar kepada diameter propeller D,, halaju periferal V, ketumpatan bendalir p, kelikatan bendalir q, dan laju putaran n. Dengan menggunakan kaedah analisis dimensi, carikan perhubungan di antara pembolehubah-pembolehubah tersebut. Dimensi- dimensi pembolehubah adalah seperti berikut:

(40 markah) (b) Minyak yang mempunyai ketumpatan 880 kg/m3 dan kelikatan 0.048 kg/m.s mengalir menerusi satu paip lick mendatar yang berdiameter 18 mm. Halaju aliran di sepanjang 45 m paip ialah 0.3 d s . Kirakan kejatuhan tekanan di sepanjang paip ini.

(60 markah) 2. Satu minyak akan dipamkan dari satu tangki pada 1 atm ke satu tangki tekanan yang pada tekanan 50 psig seperti ditunjuukan di bawah. Kadar aliran rninyak ialah 22,000 lb/jam. Garis paip ialah paip licin yang mempunyai diameter 3 in. Jumlah panjang Jika keefisienan pam ialah 65 %, kirakan kuasakuda pam. Ketumpatan dan kelikatan rninyak masing-masing ialah 54 lb/ft3 dan 3.5 cP.

lurus paip ialah 475 ft.

Kff (injap get) = 5.6, KR (injap cek) = 2.0 Kff (siku 900) = 0.9

(1 00 markah)

. .

3. (a) Suatu tangki yang mempunyai diameter 4.5 A dan tinggi 6.5 ft adalah diisikan sedalam 4 ft dengan satu cecair yang berkelikatan 950 CP dan ketumpatan 46 lb/ft3. Tangki itu tanpa sesekat. Satu propeler tiga-bilah diameter 10 in dipasangkan di dalam tangki itu 1 ft dari dasamya. Jarakbenang ialah 1:l.

Motor yang dibekalkan boleh memberikan 10 hp. Adakah motor itu memadai untuk menggerakkan pengaduk itu pada laju 980 rpm ?

(50 markah) (b) Satu minyak yang mempunyai ketumpatan 915 kg/m3 dan kelikatan kinematik 0.00136 m2/s mengalir menerusi satu paip keIuIi yang berdiameter 100 mm dan panjangnya 1.6

km.

Kadar aliran ialah 0.016 m3/s. Kirakan kuasa yang dikehendaki untuk aliran tersebut, dalam unit kW.

(50 markah) 4. Satu pam digunakan untuk menghantarkan air pada 70°F dari satu sungai ke satu menara penyejuk air sejauh 2800 ft

.

Paip mendatar yang digunakan iaiah paip keluli 5 in. Kadar aliran ialah 550 gal/min. Keefisienan pam ialah 70 %. Hitungkan (a) kuasakuda pam;

(b) kejatuhan tekanan menyeberangi pam;

(c) Jika kos tenaga elektrik ialah RM1 S O setiap kuasakudajam, apakah kos tenaga untuk mempamkan air tersebut sehari ?

(1 00 markah) 5 . Minyak meatah yang mempunyai graviti spesifik 16' API pada 60°F mengalir pada 150'F menerusi satu 6-in paip keluli.

Kadar

dim bendalir di dalam garispaip tersebut ialah 1100 bbl/jam, disukat pada 60°F (1 bbl = 42 gal). Satu meter orifis akan dipasangkan di dalam arispaip tersebut. Perbezaan tekanan yang dibaca dari meter tersebut ialah 5.2 x 10 lb$@. Kelikatan rninyak pada 150°F ialah 3.72 x 10-3 lb/ft.s. Ketumpatan rninyak pada 150°F ialah 95.0 % ketwnpatannya pada 60°F.

Apakah diameter orifis tersebut ? Pada N R ~ " > 3 x 104, CO = 0.61. Diberi

B

OAP1 = 141 S4S.G. 60°F/60"F)

-

^{13 1.5}

(100 markah)

. . .4/-

- 4 -

[IEK 1031 6 . (a) Satu manometer tiub-U dipasangkan menyeberangi satu meter orifis.

Manometer itu diisikan dengan merkuri (S.G. = 13.6), dan cecair di atas merkuri itu ialah karbon dioksida (S.G. = 1.6). Bacaan manometer ialah 250 mm. Apakah perbezaan tekanan di atas manometer itu dalam unit N/m2 ?

(40 markah) (b) Suatu minyak (S.G. = 0.9) adalah disalurkan dari satu tangki seperti

ditunjukkan. Carikan

i) halaju bendalir di hujung paip,

Ws;

ii) kadar aliran volumetrik, gal/min;

iii) kadar aIiran jisim, lb/s.

iv) hdaju jisim di hujung paip.

(60 markah)

4

FACTORS AND CONSTANTS

OF NATURE

To mnvm from To Multiply bfl

acre a:.%

Avogadro number burcl (pctrolcum)

bar

Bolrunznn constant

m u

Btuflb Btu/lb-’F Btu/ft:-h Btufl! ’-b-’F Btu-ft/ftl-h-*F

e;ll an

m 3

EP [ccntipoirc)

cSt (ccnlistokc) Qndny fl rt -10

rt-15,/s ft’p

i f ’

[:’-arm

f”/s gai {US.)

gravitational constant fnvily ~colcration. slandard h

h?

hp/lMX) gal in.

in.’

I kS kWh L Ib lb/k’

Ib,fin.’

I b nol/l:’-h ligh:. specd or

r.

rr.’

Pi N jm’

Phnck constan!

ton (lone]

ton [short) fon (mcujc) p:oor (us.)

Yd

43566.

4046.85 1.01325 x 10’

14.696 6.022169 x 10”

5.6146 42.

0.15899 1. x Id 14.M 1.380622 x 10-23

251.996 1055.06 055556 1.

3.1%

5.6783 ,

4.882 1.73073 1.488 3.9683 x 10”

>.OS73 4.1868.

4.184.

0.39370 0.0328084 3531467 x 10-’

264172 x IO-‘

1. x 10-’

24191 6.7197 x TO-’

1. x 10-1 9.648670 x 10‘

0.3048.

1.2851 x 10-’

0.32383 , 1.35582 4.6261 1.81818 x 10”

0.258 1 L831GS39 x llr 7.49052

-

28.31684 27194s 685.29 28692 x 10’

448.83 U. 13368 231.

6.673 x 10-”

9.S0665.

60.

3 m . 2544.43 0.14624 0.197 22.4.

16.3871 0.73756 2.20462 5412.1 0.45359237- 16,018 0.016018 6.89473 x 10’

1.3562 x 10’’

1.3562 x IO-.

2997925 x 10a 3.280840 393701 353147 264.17 1. x 10’

0.224SI 1.4498 x 10-4 6.626196 x 10-’*

0.5 1016 2240.

m.

IW.

2204.6 03144.

1x17

~ 3x 10-4 ~ 7

LSZI 10-5

I. x 10’

I. x 10-3

‘3.’‘

WIRAN

*-

. .

^.6/-

- 6 - ^<

IEK 103

PROPERTIES OF LIQUID

^.

WATER

LAMPIRAN

.Thermal

^'

Temperature T, Viscosityt p', conductivity$ k, Density$ p ,

"E;

CP _Btdft-h-T Ib/f@

32 40 50

.

60 70 80

90

100 120 140 160 1 so

200

^I

220 240 260 280 300

1.794

.

1.546 1.310 -

1.129 0.982 0.862 0.764 0.682 0.559 0.470 0.40J 0.347 0.305 0.270 0.242 0.2 1 8 0.199 0.185

0.320 0.326 0.333 0.340 0.346 0.352 0.358 0.362 0.37 1

0.378

0.384

0.388 0.392 0.394 0;396 0.396 0.396 0.396

62.42 62.43 62.42 62.37 62.30 62.22 62.1 1 62.00

61.71

61.38 61 .OO 60.58 40.13 59.63 59.10 58.53 57.94 57.31

^.

1,410 1,590 1,8 10 2,050 2,290 2,530 2,780 3,020 3,530 4,030 4,530 5,020 5,500 5,960 6,420 6,830 7,210 7,5 10

t

From International Critical Tables, vol. 5, McGraw-Hill Book Company, New

York,

_{1929, p.} 10.

$ From E. Schmidt and

W.

Sellschopp, Forsch. Geb. Ingenieurw., 3:277 (1932).

§Calculated from J. H. Keenan and

F.

G. Keyes, Thermodynamic Properries of Sream, John Wiley &

Sons., Inc.. New

York,

1937.

.

^{* 7 / -}

6

,

7

_{. ''1,}

..

. .

^{. 8 / -}

- 8 -

9-14 9-15 9-15 .

9-15

IEK 103 AN

3 1.0 40.0

B 1.7 18.0

C 0 18.0

D 2.3 18.0

II

‘8.

S1 =-D fD

s2=

E / D ~

s3-=

^L/D,

,

s4 = W/D,

s5 = J/D, I s6 ⁼ H / D ~

t a’

m =: (a’- l o g NRe)/b

Table 9-1 Gmstunts a and b

. .

A

B

C

D

10

1 103

N R e = q

Figure 9-15 Power function

+

^{vs. Naa for} ihree-bladed propeiikra.