ms 211/3 PRQlgS P~GANGKUTAN

(1)

Peperiksaan Semester

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.

Jawab hanya 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

bilik

yang

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

(50 markah)

(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

habaolakan 56

W/m2t...

Suhu asas

adalah 125°C.

.

Kira

kehilangan

haba sirip tersebut.

K.a.L.::

200 W/m

0

K

100

L~l

80

c:

'2c/rl ~

r~

I

~ 11 0-~ 60

L~~

>. 'J c: .... .~

:

::

. ₄₀ \) '=

w:

20 3.0 1.0 1.5 ~.O L(.n, <h/kA",)1/2

o.s

o

L----I---L..-JL..---..L.--...l..----'_..I.---'---L.---l'---..L.-~ 0.0

(3)

em dengan halaju 4.5 mls.

SUhu

pads dinding tiub dikekalkan pads

80

0

C. Kira panjang tiub jika suhu

keluar

8th

lena

glikol adalah 40° C.

Persamaan berikut mungkin boIeh digunakan.

Nuoll 0.027

ReD

0.1 Pr113

(p.I

Pw) 0.14

Sifat-sifat ethlena glikol pada 20° C adalah: ketumpatan

=

1117 kg/m3,

Haba tentu

=

2.39 kJ/kg K,

kelikatan kinematik= 19.18~10-6m2/s,

pengaljranhaba= 0.249 W/mk dan Pr

=

204 Ketumpatan pads 00 _C

adalah 113t kg/m3 dankelikatanpada 800

C adalah 3.21 x 10-3kg Ims. .

Aliran habe daripada paip selinder didapati daripada hubungan (h1tDL)I[(dm/dt)Cp]

=

I n ([(Tw - Tj) I(Tw -

To])

di mana h adalsh pemalar perrnindahan haba olakan,

0

adalah·diameter tiub, L adalah

panjang

tiub, dmJdt adalah kadar aUran jisim, T

w

adalsh suhu

dinding tiub, Tjadalah suhu masukan dan Toadalah suhu keluar

cecair.

(50 markah)

[b] Terbitkan Hukum Percanggaan Wein iaitu ATm

=

pernalsr daripada Hukum Plank

sinaran

daripada jasad hitam

C1A.-5

E

b 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 EbA Bdalah maksimum

pemalar

3. [a]

(50 markah)

Terbitkan persamaan berturutan untukaliran suatu bendalir. Terbitkan keputusan untuk kes...kes

Pl

Aliran suatu bendalir pada keadaan mantap

VQ

Aliran

suatu bendalir tak termampat. Benkan keputusan dalsm ungkapan mampat.

(40 markah)

[b] 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

diameter jalan 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/m2• Jika

koefisien luahan

meter

tersebut adalah 0.95, kira kadar alir dalam m3Jsdi dalsm meter venturi.

(60 markah)

(5)

4.

[a]

Terbitkan persamaan Hagen Poiseuille untuk kejatuhan

'

tekanan

semasa aliran lamina suatu cecair

di

dalam paip bulat. Tunjukkan

bagaimana hubungan dientara faktotgeseran dan Nombor Reynold

boleh didapati daripada persamaaan di atas.

(50 markah)

[b] 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. 0.07

O

.O~

~~!_ t:

~

:

~

:

'

;r.:;

:

H-~

.

;

lll~rll

..

.

1 -

.

,

~-

.

~~ ~

-;

j

!

.

I---!-r

.~.-: ~~

.. , -

.-

'

jjJJ

..

I ,f\ l - /-' 1" ·· ·_-_· -t·' j·" 1·- ODS J :'; .::":.

i

""I-~ '"- ~ I , I I • 0.04 - -- .'f:"':':

t

rs:h - ' . ,~.

I

I I" I • •

l

' :

I . . 0'06~-- ':'" ',k l::Hi'::- l-:: r-:, -_ . ,- ~ :. I -.. -

·

1

.1.., ---1--: ..._ i'1~.' ,. -._-1---.-,- ~:.:~.~."...~;~~• ., .. - . ---..

J

'

..

-

.- ' I •

l'

I

I:

i.!

l'.1-, · . - .... ..+ .. ...,.-'j'll ._-_. 003. - .-. - ...~ .;;;:·::1;';; · .r""" i'"' ~.- . 1, I 1\ t · f· .~.. . j ' f .· ·, - • . • - -~~ ~ ~j.;:; • . ' .. . . I! ~ j '[ _ .j..

i

-

~ j. • - --"-- . J ! '.' ,. - . -. 0.05 _ - ._-:8-.~: . ~,~..-~. .~~...-:~ -.J : i ' . " '1 ,. " I . -- ~ ~ . 0.02

-

--

:;:'

:

;

:'~: ~-~.::f:~r-. . ., . I---<....I , i

1\

! I ! I.

I

:

. -

.

~i-T 0.015 ---'- 1\. " ,:':':"7'1·~~T"~r-.t--~ I : . ! :

nr

,

, 1 '

., ....1\-- -.\'~.::'..';:'.1'I~r::-~ .~~~ ; : 1 : I \.

.

i.

Rouqh-pipezone ._~-..::~,.-~;.- .j ~:l L -- ..

0.04 ; .... .' :1.... r--.. --.; __I~ I , " , t , . I . • • 001

.-

..

:~d'

'

;

'

.

-;:~:: ~ I'-- -...

I--+-L...l

i l ,' I .I .1 . 1 i . ~ _ _1..,}w::-t-j.I"r-,r-- ~:-"..~~ r • I , . . . , i I . 0,008

a

- -'''l{::{·.'::(

I

"f'--.~'::-~,-",-·--""""k~Hl' ~

: '-

-

'

[\,- -'

--

-

r

'

1'

-

-~~-_.- .~;-~ · 1 -g ---~:-t';.; ;'~" ~-I- · .... --""" I..;.~ • . . . • ~ !

ti-

0.006 i:' 0.03 '::'~i :~:

....

..1 ~_i..t'l'·l,~· ..i- --=='- .~--

··

H

- J-

-

·

'1-- : , - iJ n ~.;;;..-.:.: :.:. _;,l._ .~__ '. I ., " . . _.~- .i..j.. . 0004 ~ :>~: ~f.:J-,.f·_.. . '--~ K- " : ', .1TranSI!tOn zone ....· -- .. j-!" oj -- - ••- - . --1':"'" ·~r].

'

~

=-=

J

t ,:

'

JE

~

.r

r-

~_

~

=

'

..

~ _

:~~

"1'

~~

'

I"

Lj-;.~~

-

r.±

..

_:.

i

~:

-

:4

~U

·~~

F~I

~"".'

·

.i.r

=~~

'-+..

-:1=

:~~

l1.-1

~I'

:!:

1---.1---- .~1'

J

'1 . . .~--- - ' 1J'-..l----• •• t-=h ...~ . - ~-.--'- -H-l - . -I~ - ._ , • . •~. ... --, -- , t::::!'l::r-- - -- - .- ', ' , .

I

t

0.002 -1... ... " +~';-I- ' - --~-+ ~.i ~~r--: ~. j - .- -- '1--- ~- 'r-. ' -- -_.l==1 -:-

-

r

.

....

,- I - I-1 J---4--~-'1., "-j--~--1- 1- - - - l -"'-~-~- ! 4 ~~,... • .- .""- f-;- f--;,J ...:...i. _ .f'o. -_._-- 1--:-'-1' -;-

-r

l -.... -0.02 . ~~~"'t"'"" -~._.~~"10~""'" ~~:~_..)~I"-:-J- - -''1- - 0001 '4 >--- ._- -.

t :-....

JI. . . . -

i

--'-j-

"

:

4 •

1

·

I ~t---~~'-- ' •b!-f<.; 1'---l..R:-- '" , I -:- ...l-~. , 0'0008

----...' - 1 .

I·

.

, .

-

,

'"

'

: '

J •I I

1

r--...-...:: I'-~-I-':- -; . ":' ,...bo...:-~··-..-H· '0006

____.._.~---j-+~+-I-~-...

-

1 --

-

..

~

'

''

'

1-·

1

,I ~,--'t:-~~. -T r-~

..

---.--T-~-...:"--~. ---: -7-~- o. -,-1- --~ ...J,. ~ . ' •

j'

,- -_.~

.

_.

-;

--

.

j.j j - .. -·j ~ t': K .~I.~

.

-

.., -;

.

.~

.

, -

I 0.0004 >--....

--

-·

t..

...: .

:-~ ,-I+ 1 - -.~--.-. . .

I

'

j

1 :

~- -

- .

..

.

~~r-".k.~ -~

r=::.±::::==.

-

.~.

;

'

-

'1

>---

.-:' .

t·· I-~ -

1 'j

--j'-- • 4 1' ! 1 ~ . '1 . I : ' ~ ... _ . 4 - - - . ".! " I f 0.0002 - -. -4 .., . ... -4 - • , " ' .. - .~ II ' . ro~~1:" '1'1.:1'

-

.

~

_

..

.

~

.

-

.

,

..

j

1 ..

i

-

+.

-0 0

~

,

i

!

I

l

'lJ

f i.

I

j

.

!

1

~rt~

.

T

0.0001

---~

..

-

-l

-;

'jl. 1

j

i . . ;

iJl

;

tJJ

'

lJ

i

j.

~

I 1

~rl'

'':

1

T

0.00005 001 , ! . I I '

'

_

.

~

.' J

_

I _

_

L

...

.-L

uJ

'

~"'~~....<...-l...:...L4

. 2 ' 3 5 '7, 9 . 2 •3 4·5 "7,'9I' 2 '..3 ~ ~' 7 9 . 2 3 4 5 7 9

10' IO~ lOt la'

l...

(50 markah)

(6)

-6- [EBB 218/3]

5.

[a}

Terbitkan Hukum Kedua Fick Resapan dan nyatakan a"daian... andaian yang dibuat.

(60 markah)

[b] 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 hubunganyangdigunakan.

(40 markah)

6.

(a] Terangkan mekanisme resapan dalaman cefahan deism habfur kiub berpusat jasad. Terbitken hubungan

0 =

aa2

/t

dan tentukan nilai

a

bagiresapan celahan deism legam KBJ.

(50 markah)

.

[b]

Apakah nUai puncak geserand~laman

Buatu

logem kBJ akibat resapan celahan adalah 0.8Hz, plot geseran

dalaman

maksimum beriaku pads 1000 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.

(50 markah)

7. Ia]

Apakah yang dimaksudkan dengan Analisis Dimensi? Bincangkan salah satu kaedah untuk melaksanakan analisis dimensi. Tuliskan persamean...persamaan yang berka.itanyang digunakan

.

delam

kaedu

ini. (50 markah)

~~n

(7)

[b] Terbitkan Persamaan berikut

bagi

aliran habe olakan melalui

paip

dengan menggunakan Analisis Dimensi menggunakan Teorem Buckingham II.

(50 markah)

00000000000000000

~.'..~ I •