di dalam

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

Peperiksaan Semester Cuti Panjang Sidang Akademik 1 997/98

April 1998

IKK 203/IKK

205 .

OPERASI UNIT I

Masa : _[3 jam]

Sila pastikan bahawa kertas soalan ini mengandungi SEBELAS (11) mukasurat yang bercetak sebelum anda mulakan peperiksaan ini.

Jawab

LIMA

⁽⁵¹

soalan.

Semua soalan

mesti

dijawab

di dalam

Bahasa Malavsia.

77

f KK 203/lKK205

1.

Jawab soalan-soalan berikut:

(a)

Bincangkan tentang hela

eil1ao)

(b)

Ceritakanprosespembendaliran

(25t1OO)

(c)

Bincangkan tentang pembentukan dan pencegahan vorteks dalam

proses pencampuran

(2511OO',)

(d)

Ceritakan mengenai penyiring graviti selanjar

(25t1OO)

2. (a)

Bincangkan tentang tujuan proses pencampuran

(2Ot1OO)

(b)

Suatu tangki garispusatnya 4

ft

dan tingginya

6 ft

adalah diisikan sedalam 4 ft dengan lateks yang mempunyai kelikatan 900 CP dan ketumpatan 50 lb/ft3. Tangki itu tanpa sesekat. Satu propeler tiga- bilah garispusatnya 12 in. dipasangkan di dalam tangki itu 1 ft dari

dasarnya.

Jarak benang ialah

2.

^{Motor yang} digunakan boleh membekal 10

hp.

Adakah motor itu mencukupi untuk menggerak pengaduk itu pada laju 1000 rpm?

(80/100)

78

3.

tKK 203/tKK 20s

Suatu pam menghantarkan

air

garam pada 60oF

dari

bahagian bawah suatu tangki pembekal ke bahagian bawah tangki lain (discas). Paras air garam

di

dalam tangki discas ialah 200

ft ke

atas paras

air

^garam di dalam tangki pembekal. Garispaip ialah

4

in skedul

40 (lD

_{= 4.026} in)

dan panjangnya 700

ft.

Kadar aliran volumetrik ialah 400

gal/min.

_Di

dalam garispaip itu terpasang

2

^{injap get,}

4 T

dan

4 L.

^{Kirakan kos}

tenaga untuk menjalankan pam itu untuk satu 24-jam

hari?

Gaviti spesifik untuk

air

^garam ialah

1.18;

kelikatan

air

^garam ialah

1.2

cP, dan kos tenaga ialah RM 750 per kuasakuda tahun atas dasar

300

hari/tahun.

Keefisienan pam talah 7 Oo/o.

lG (injaP

get) =

^5.6

lG (T) ]G(L)

=

^1.8

=

^0.9

4.

(a)

Bincangkan meter venturi

(b)

Bincangkan tentang

garispusat berkeratan rentas bukan bulat.

(100/100)

(2ot1ool

setara untuk konduit

^yang

(15/100)

7s

f KK 203/rKK205

(c) Daya suatu propeler skru, F, diketahui bersandar

^kepada

garispusat D, halaju

V,

ketumpatan bendalir p, revolusi sesaat n,

dan kelikatan bendalir

p.

Carikan ungkapan untuk F dalam bentuk kuantiti-kuantiti

ini.

Matriks berdimensi adlah diberi seperti ^berikut:

(65/100)

5.

(a)

Bincangkan tentang nombor Mach

(15/100)

(b)

Bincangkan tentang halaju terminal

(201100)

4

BO

F D V ^p n u

M ¹ 0 0 1 0 ¹

L ^{1 1 ,,} -3 0 ^-1

t -2 0 -1 0 ^{-1 -1}

tKK 203/tKK 205

(c) Air yang

mengalir pada

820

cm3/s

di dalam suatu paip

yang bergarispusat

50

mm dimeterkan melalui

satu

meter

orifis

^yang bergarispusat 25

mm.

Jika ketumpatan dan kelikatan air masing- masing ialah 1000 kg/m3 dan 1

x

10's Ns/m2, (a) apakah bacaan suatu manometer merkuri di-bawah-air yang dipasangkan kepada meter itu? (b) apakah nombor Reynolds bagi aliran di dalam paip?

Koefisien meter orifis boleh diambil sebagai 0.62.

Spesifik graviti untuk merkuri = ^13.6.

(6s/100)

6. (a)

^{Dari persamaan}

(Nil" - l)

^du/u

=

ds/s, bincangkan pengaruhan

luas

keratan rentas suatu muncung tertumpu capahan

ke

atas halaju gas dalam aliran subsonik dan juga supersonik.

(15/100)

(b)

Bincangkan tentang faktor-faktor ^penting dalam pemilihan ^pam.

(10/100)

5

B1

f KK 203/lKK205

(c)

Satu pam keefisienannya 75 peratus menghantar 110 gal/min air

ke

bahagian atas suatu tangki yang terbuka ^{kepada atmosfera.}

Suhu

air

ialah

80oF. Titik

discas ialah

85 ft ke atas pam

^itu.

Panjang setara paip keluli lurus dari ^pam ke tangki itu ialah 22O ft' Garispusat paip ialah

3

in., dan tekanan

di

sedutan pam ialah 10

psig. (i)

Hitungkan kuasakuda pam;

(ii)

apakah tekanan

di

sisi discas ^pam?

(751100)

B2

CONVERSION FACTORS AND CONSTANTS

OF NATURE

IKK 203/IKK 205

To conrcr( fronr Msltiplt btt

Avoardao nunrbca blrrcl (IEirolcud)

Doirbonn cor.slrnt Bru

Btunb BtuIb.'F Btu/l{'.h 8lu/fr:.hiF tsruJl/l(r.h.'F

cP (ccnlipoisc)

cSt (ccirisrokc) faridr]

::.- ft-lb/il

ft)

ll)-rtn

frr/s grl (U.S.) gravitaiional conrtant graviry accclcn{ion, slandlrd n

hp hp/l0oo 8il ln, in. r ) kE l(wh L tb

lb/lll )brlin.z tb moi/ftI-h titht, rpccd ol m

m) t_

NTnr' Plansk cotrtilnl prooi _{U.S.) tou {ioAg ton (!hatt) lon (mcr.ic) yd

ftr N/m'

lb itr,.l pa.liclq/g mol 8al (u.s.) N/m' lrc.rfir.z

tlK fl.lb/

)

alr/8twh alr/8rC

\Y/m'

{m:''C

L6ym'-h.K w-m/mr-'C liallm.h-K Dtu n.tb/

J

l

in.

lr ftr sal (US) t&fm{

lb/tt.h lbl'ft{

m:/s C/g mol m

q\rBlu

J

Dtu^

nP mr/s mr/s cnt

gal (U.S.) L Btu crld

t

gal (U.S)/min ftr i. I N.mt/k8' m/tr ililo Dtu/h kw lW/m' cntl ^.

er8 [iJb/

tb Dtu m!

kg kg/nrr

glcnJ N/mt kg mol/m:.t g mol,/crrr-s 613 fi i6.

tr) sd ^(U.s.) dtn lbr tb//in-:

J-!

pcaeDt dcohol bY volunc

xt

tb lb kg tb tl

{!J6d.

1046.t5 l.0t!25. x lot

11.616 6.022169 x 10"

t ^5t46 42t 0.15E99

lr x l0r la.50r Llt0622 x lo-:'

25r.995

nE.n

10t5.06 19307 x l0-'

o5J5J6 1.

3.1546 5.67t3 4.tE2 t.73071

t.4tt

1.96E3 x l0-r l.oE?l 4.186E.

1. I 84.

0.193?0 0.012806,1

l.tlla6? t ^l0-t

2.64172 x l0-' tr x l0-r 1{ 19l 6.7197 x l0-'

1. x 10-6 9.648670 x l0' 0.10{E.

1.2851 x l0-r

o!23r1 l.l55t2 4.5262 l-ElEI8 x l0-!

2,5t1 x l0-r

0.258r

Itll6E39 x l0'

?.{E052 2t.1t681

2.? r94E 6E5.29 2.8692 x :0' ,faE.8l 0.Dt68

23 l.

6.671 x t0-rl

9.t0665.

6Or 3600.

2514.4J 0.71624 0.rt?

254t l6.3E7r

l. x lOt 0.?1756 2.20d62 14 l2.l 1. x t0-!

0.4J)t9llt.

16.01E 0.0160 I 8 6.t94?3 x l0r t.!562 x l0-r

1.3562 x l0-'

L997925 x l0' l.2sos.lo 3t.l?0t 35.114?

!u.t7 l. x l0'

0.22481

t.,f98 x l0-1 6.626196 x l0-"

0.5

l0l6 2240.

2000.

1000.

xlo4.6 0.91'(a'

dg

i \'rir6 lbtl etC in rn.rietitk.tc.tact, ^bt d!finition'

IKK 203/IKK ²⁰⁵

PROPERTIES

OF LIQUID

WATER

Temperature

I,

"F

Viscosityt p',

cP

Thermal

conductivityt

^&,

Btu/ft-h-'F

Density$ p, Ib/fts

, /ktp2g\r/3

ur=\

o, )

32 40 50 60 7A 80 90 100

na

140 160 180 200 220 240

260

.

280 300

r.794 t.546 i.310 1.t29 0.982 0.862 0.764 0.682 0.559 0.470 0.401 0.347 0.305 0.270 0.242 0.218

0.1 99 0.185

0.320

a326

0.333 0.340 0.346 0.352 0.358 0.362 0.371 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 62.1r 62.00 6t.71 61.38 61.00 60.58 60.13 59.63 59.10 58.53 57.94 57.3r

1,410 1,590 1,810 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 7,214 7,510

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 frbm J. H. Keenan and F. G. Keyes, Thermodynamic Properties of Stearn, John Wiley

&

Sons.. Inc.. New York. ^{t 937.}

84

IKK 203/IKK 205

b

\1.

o

la)

o E

g

c)

Rcc

+j

GI

I o

,t)

,-r

4

- I

*x

J'Z

e.9 ht&

J^o

o

_(>

C)

6 o

d

9

B5

i

I

It

l

-k'

I

t-

I I

l.-.o

\

e

s

:--

sssss

N

s

N

d

f=

et

E.

ssf

sssis

I

(. I

R

s=s s

_S

R

s-

s

si

r

(/t

T

/

/ /

/

rKK 203/rKK ²⁰⁵

(u c,r .c.o

() .9

a

o

.9 .9

(u

o ()

o r,oo

o'90

o.g o

o.70

o.60 o.50

o.4 0

o.30 to 20

Frc.

Reynolds nurnber Coefficient for

through orif rce; Doto ?/ t^

orifice meter.

10

86

Shorp -'edged ^{orif ice}

diometer

^rotto

o

ritrce oiom.l

"9

I

nside

PiPe dtom'

IKK 203lIKK 205 LAMPIRAN

e

trl,li_tr tJ

\r (- '!)(r

*;'1"!Y ^loo

\. lQ

R t\

\:

)i\

\i

-:q

\

Rajah ^cl-r+ Fun€isi

kuasa + Iwn Nn" bagi turbin 6 bilah.

Jadual Pemalar

a

^dan

b'

:-,/

_Sesekat

A

tanpasesekdt

p: I

q. |o4

"3

Sr,

-)

S.o

Dr /Da

g/Dt

L/D^

r{/D -

J /DL

Hi Dr

N*r.Of,npy'

m

= (a - log

Ng") /b

n5

l

l\

131

Lr

I

D)

loz

11;J

lrr'0,in'2't'

Iwn. N*"

^baBi

oooooof

f

ll

Rajah 9-t>

Fungsi kuasa + propeler 3 bilah

Tanpasesekat