UNIVERSITI SAWS MALAYSIA Peperiksaan Semester Kedua Sidang Akademik 2003/2004
Februari/Mac 2004
IEK
206- OPERAS1 UNIT IU
Masa : 3 jam
Sila pastikan bahawa kertas soalan ini mengandungi LAPAN mukasurat (temasuk tiga keping Lampiran) yang bercetak sebelum anda memulakan peperiksaan ini.
Jawab LIMA ( 5 ) soalan. Sernua soalan rnesti dijawab d a b Bahasa Maiaysia.
. *2/-
Suatu pepejal basah &an dikeringkm dari 75 hingga 6% lembapan, dasar basah. fitungkan lembapan yang akan disejatkan per 2000 kg hasil yang telah diker ingkan
.
(25 markah) Sekelompok pepejal akan dikeringkan dari 22.5 hingga 9.25% lembapan (dasar basah). Berat awal pepejal b a s h ialah 160 kg, dan permukaan pengeringan ialah 1 mz/30 kg berat kering.
Data
bagi tempoh kadar kejatuhan ialah seperti berikut:W 0.2 0.18 0.16 0.14 0.12 0.10 0.09 0.08 0.07 0.064 Rxle 0.3 0.266 0.239 0.208 0.18 0.15 0.097 0.07 0.043 0.025
(i) Plotkan kadar pengeringan melawan kandungan lembapan pepejal;
(ii) Tentukan jumlah masa untuk proses pengeringan
hi R
-(WA)dW/dt(75 markah) 2. Satu penekan pIat dan rangka yang mengandungi satu ranglca shaja digunakan untuk menwas suatu campuranlikat CaCO3 dengan air. Rangka tersebut mempunyai luas penurasan 0.283 f? dan ketebalan 1.18 in. Kek turas mempunyai keliangan E =
0.453, dan permukaan spesifik zarah S = q v P = 1.83 x 106
ft2/ft3
pepejal. Proses penurasan dijalankan pada tekanan malar -Ap = 40 IWin2. Kelikatan turasan ~1 ialah 6.6 x 10" Ib/ft.s. Isipadu turasan V adalah diberi seperti berikut:Masa,s 0 1.8 4,2 7.5 11.2 15.4 20.5 26.7 33.4 41.0
v,
L 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 48.8 57.7 67.2 77.3 88.72.0 2.2 2.4 2.6 2.8
[IEK 2061 - 3 -
3. Suatu campuran mempunyai 35 mol % bahan a
dan
65 mol % bahan b akan dipisahkan di dalam satu menara penyulingan. Kepekatan a di dalam hasil atas ialah 93 mol %,dan
kepekatannya di dalm hail bawah ialah 3 rnol %. Suap yang rnemasuki menara penyulingan itu mengandungi setengah (112) wap. Nisbah refluks ialah 4.0.Data
keseirnbangan wap-cecair bagi komponen a adalah seperti berikut:x a o
0.20 0.40 0.50 0.60 0.80 1.0Ya 0 0.333 0.571 0.667 0.75 0.889 1.0
Plotkan gambarajah fasa x-y;
Dapatkan bilangan plat unggul
dan
kedudukan plat suap.(1 00 markah) Dalam satu proses pengeluaran minyak, fasa akeus adaIah dipisahkan daripada fasa minyak yang talcterlarutcampurkan di dalam satu pengempar. Ketumpatan minyak ialah 900.0 kg/m3 dan ketumpatan fasa akeus ialah 980.3 kg/m3. Jejari limp& keluar untuk cecair ringan ialah rl = 10.160 m m dan jejari Iimpah keluar untuk cecair berat ialah r4 = 10.414 mm. Apakah kedudukan mtaramuka di daIam pengempar tersebut?
dp = o’rpdr
(25 markah)
. .
.4/-(b) Suatu campuranlikat mengandungi zarah makanan yang mempunyai diameter 5 x 10-2 mm
akan
dipisahkan di dalam satu pengempar. Ketumpatan zarah id& pp = 1050 kg/m3 dan ketumpatan larutan ialah p = 1000 kg/m3. Kelikatan cecair iaIah 1.2 x 10'3 Pa.s. Pengempar tersebut memutar pada n = 3000 rpm.Dimensi-dimensi mangkuk pengempar ialah b = 100.1 mm, rl = 5.00 mm, dan
1-2 = 30.0 mm. Hitungkan kadar aliran uniuk pemecatan
zarah-zarah
ini, dalarn unit m3/s.Untuk hokum Stokes: q = [w2(pp
-
p)D:v]/[lXp ln(r2/rl)]Untuk hokum Newton: q = [Dpm2fpp
-
p)/0.33p]"%/[2(r~~~-
r1ln)]ut = [02r2(pp
-
P)D:l/[lSPlut = [w2rz(pp
-
p ) ~ 4 0 . 3 3 p ] ' ~ o = 2&60rad/sV = isipadu campuranlikat
(75 markah) 5. Jawab
DUA
(2) daripada yang berikut:(a) Bincangkm rnengenai fenomenon penyrrluran, tifik permuatan, dan femomenon pernbanjiran di dalam satu menara berisi untuk proses penyerapan W.
(50 markah) (b) Satu campuran udara-wap air mempunyai suhu mentol basah 90 O F dan suhu
mentol kering 130 OF. Carikan kelembapan;
kelembapan peratusan;
takat embun;
kelembapan udara tepu;
haba lembap udara;
isipadu iembap udara;
kelembapan molal;
tekanan separa wap air;
entalpi
.
[IEK 2061 - 5 -
(c) Bincangkan teori dua-filem dalam pemindahan jisim di antara dua fasa wap- cecair.
(50 markah) 6. Suatu turus penyulingan mengolahkan satu campuran yang mengandungi 40 wt%
(XF = 0.44) benzena dan 60 wt% toluene pada kadar 4 kg/s, dan memisahkannya ke satu hasil atas yang mengandungi 97 wt% benzena (XD = 0.974) dan satu hasil bawah yang mengandungi 98 wto/o toluene (xg = 0.024). Suap campuran tersebut memasu ki turus pada takat gelembungnya.
(a) Hitungkan berat hasil atas dan berat hasil bawah untuk sistem tersebut;
(b) Jika nisbah refluks ialah 3.5, berapa plat unggul dikehendaki?
(c) Apakah bilangan plat sebenar jika keefisienan plat ialah 60%?
Pecahan mol benzena di dalam cecair:
Pecahan mol benzena di dalam wap:
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.22 0.38 0.51 0.63 0.7 0.78 0.85 0.91 0.96
(100 markah)
.
.6/-CONSTANTS OF NATURE
acre
am
Avogadro numbcr barrel (pctrolcum)
bar
BO!KXII~IM mnnant Btu
3tWb Btu/lb-*F Btit/n’-h B t u/ft’-h-‘F Ht~n/fr~-h-’F
cSr {centistake). .
faraday fi-tb, rt.
rt3-atm
gravitational constant gravity aceelcntion, standard h
hp h P / l r n PI ia in’
J
kg kWh
L tb Ibflt’
IbJii?
Ib moI,Tr2-h light, s p x d ot
m m’
N
43J6d.
404685 1.01325* x 10s 14.696 ’.’
6022169 x 10”
5.6146 42*
A15899 I
. x 105 .. . 14.504
1.380622 x lo-” . ,
7.51996
naif
1055.06 29307 x 10-4 oJssli6
18
3.1546 4.m 1.73073 5.6183.
1.488
Gas3 lo-j. ....
3.0873 4.18688 4.1840 0.39370 0.032808084 3.531467 x lO-’
2.64172 x 10-‘
I. x 10-1 2.4191 6.7197 x 10-
1. x 10-6’
9.648670 x 10’
OM48*
12851 x 10-’
03233 I
t.55582 4.6262 1.81818 x 10-’
2581 x lO^’
0.2581 28316839 x lV
f.480S2
-
28.31684 271948 685.29 28692 x 10’
448.83 0.13368 231.
4.673 x 10*”
9.80665.
601 3600.
w . 4 3 0.74624
’ ’ 0.197 254.
163871
I. 107
a73756 2.20462 34Ltl
!* x 10-3 0.15359237*
16.018 O.DIMII8
1.3562 x to-’
1.3562 x IO-‘
3.28(3840 393701 353147 ’
264.17 . I* x 10’
6.89473 x 10’
m w x ia*
a . m i
- 7 - T E K 206 IA 4P I
9 3
. 8 / -AN
1 m
c CO c
a
5'
E.
PC
N C
w C
2.
0
VI c
a:
0
. -
W
- - - - -
z
0-
rd L ' bp
4
N' = enthafpy, kJ/kg dry air 1
