ebb 108 - EPrints USM

(1)

EBB 108

-

PR0SES-PROSES PENGAI'IGKUTAN

Tarikh'

14

Aprit

^1!88 Masa:

).00

^pagi

-

^12.00

t/hart

(

3

^jam)

ARAHAII KEPADA CALOT

. 1. sila

^pastikanbahawa

kertas

soaran

ini

mengandungi _sEpuLUH(10) mukasurat yang bercetak sebelum anda memu'lakan peperiksaan

ini.

Z.

^Jawab^EMPAT

(4)

soalan sahaja

3.

^Semua^soalan^MESTILAHdijawab

di

^dalam^Bahasa^Malaysia.

(2)

1.

a)

^Apakah^yangdimaksudkan dengan 'lapisan

sempadan dan kesannya

di

dalam

aliran

^masukke dalam paip

( 10 markah)

b)

Berdasarkan ^persamaanpergerakan, dapatkan hukum Hagen

Poisenille, bagi

kadar

alir isipadu bagi aliran di

^dalam

paip

mendatar.

Nyatakan segala andaian yang dibuat.

Persamaan pergerakan

bagi koordinat silinder

adalah

diberi

di

^dalamlampiran

I.

(40 _markah)

c) Air

mengalir

di

^dalam

paip

yang berukuran gat"ispusat 20 mm dan

panjang 20

m. Air

dipam supaya jumlah

turus

adalah

/O.U\

l_lm.

\ Ps/

Dengan menggunakan hukum Hagen

poiseuille

apakah kadar

alir

isipadu

jika kelikatan

pada 50oc adalah 0.00056

tt s/m2.

Hukum tersebut berdasarkan

aliran laminar,

adakah andaian

ini

sesuai,

(50 _markah)

2. (a)

Dengan menggunakan persamaan

Bernoulli,

tunjukkan bahawa kadar

alir isipadu di

^dalammeter

venturi

boleh diungkapkan sebagai

Q = c alaz

⁽¹⁵^markah)

Tunjukkan Formula Darcy boleh diungkapkan berdasarkan ^persamaanpergerakan.

sebagai

berikut

(15 _markah) b)

hf

...3/-

(3)

Tentukan kehilangan

turus di

^dalam^rangkaian

paip panjang 6

m dan

garispusat 20 mm. Rangkaian

paip ini

rnempunyai

siku

^(gOl

jejari

sederhana),

siku

^(45o

jejari)

dan

injap pintu (get) 3/4

terbuka.

Kadar

alir air di

^dalam

paip diukur

dengan menggunakan meter

venturi.

Data untuk meter

venturi

adalah

seperti berikut.

garispusat

paip =

²⁰^nvn

garispusatleher=

5mm

pekali

kadar

alir =

^0.98

Perbezaan tahap

h

^pada

manometer

raksa =

²⁰^cm

Ketumpatan

naksa =

^{13 600}^kg/m3

Daripada

carta

moody

nilai f

berdasarkan kekasaran

paip

dan No. Reynolds adalah 0.01.

Nilai (L/d) bagi

pemasangan adalah

diber:i di

dalam 'lampiran

II.

(50 _markah)

c)

Kadar

alir

boleh

juga

ditentukan dengan menggunakan meter luas.

Terangkan bagaimana meter

luas

digunakan untuk mengukur kadar

alir.

(20 _markah)

3. a)

Berdasarkan

aliran

haba ke dalam

unsurnf:-:lt,

buktikan ^persamaan keselanjaran

aliran

haba (persamaan tqftbsY

) bagi

^sistem^koordinat

silinder

adalah

seperti berikut.

1a 6I\- 1 a2T *r'T =

^Q

r ar \ ar/ r" aoz

^az"

...41_

(4)

satu

dimensi melalui Dapatkan juga

dinding tiub

taburan suhu

bagi aliran

^haba

k = ko (1 +

^b9")

ko

dan

b

adalah malar

Q = T-Truj

Tunjukkan ungkapan untuk ^permindahan haba per

_g-

= -zn ko (T2-Tt) [ - o(e'+e')l L

^Ln(

ra/r1) L 2

^J

(30 _markah)

b)

^Sebatang

tiub

^mempunyai

jeiari

dalam

r,

^dan

ieiari 'luar r".

Suhu

di

^permukaan^dalam^adalah

Tt

^dan

di

^permukaan

luar T.

^.

Permindahan haba adalah mantap

dari

keberkondukan boleh dianggapkan berubah

lelurus

dengan suhu.

unit

^panjang.

(20 _markah)

...s/-

(5)

(c) Silinder

kupram mempunyai garispusat dalam

1

cm dan garispusat

luar 1.8 cm.

Suhu permukaan

di

^dalam

paip

^adalah^{3050 C}^dan

suhu ^permukaan

di luar paip

adalah 2950

C.

^Andaikan

k

^berubah

lelurus

dengan suhu

l4 = ko (1 +

^bO)

ko = 37!.9

^W/mk

[ =

^-g.25

x to-5 K-l

O = J-1500c

Tentukan kehilangan haba

per unit

^paniang.

Kehilangan haba boleh dikurangkan ^dengan^membalut

silinder

^tersebut

dengan bahan penebat

tebal

30 ^mmdan mempunyai

ni'lai

keberkondukan

k -

^0.07^!{/mK.

Tentukan kehilangan haba

per

paniang yang baru

jika

suhu

di

^'luar

permukaan penebat adalah 30o C.

(s0

_markah)

4. (a)

^Halaju

bendalir di

^dalam

tiub

menrpunyai taburan

halaiu

seragam

v - zo V.

Persamaan tenaga boleh diungkapkan sebagai

,,r Ez = j- [: a -Pep L;'" \ */) (, ")l

. . .61_

(6)

Buktikan bahawa ungkapan untuk No. Nusselt

bagi aliran

laminar terorak penuh dengan

fluks

haba malar adalah

Nu =

^8.00 ⁽⁴⁰^markah)

b)

Udara pada suhu 93o C dan tekanan 2.07

bar

mengalir masuk

ke dalam

tiub

^panas^yang^mempunyaigarispusat dalam 12 ^mm.

Andaikan

halaju bendalir

mempunyai taburan yang seragam 1.53 m/s

Nilai

Nu

iarak x dari

^permulaan^ruangan

tiub

panas boleh diungkapkan ^sebagai

Nu = 8.00 +

0.036

[D/x

^{ReO PrJ}

@

Sifat-sifat bendalir

^adalah

seperti berikut

p = I.g7

^kg/m3

n =

^2.1427

x

^10-6^kglms

Pr =

^0.694

[ :

0.0311 ^W/mK

Tentukan permindahan haba

per luas

pada

iarak 0.5

^m,^dari

permulaan

tiub

^panas

iika

^suhu

dinding tiub

^adalah^17o^C

lebih dari

suhu udara.

Bagi

flux

^haba^malar

di dinding

tentukan suhu

dinding tiub

^pada

jarak 1.0

m dan

1.5

m

dari

^permulaan^ruangan

tiub

^panas.

(60 _markah)

5. a)

^Terdapat^beberapa^mekanismaresapan yang berlaku

di

dalam pepejal.

Huraikan

jenis-ienis

mekanisma tersebut.

(30 _markah)

. . .71-

(7)

b)

Pengkarbonan

keluli

merupakan resapan keadaan

tidak

mantap

di

^dalam

pepejal

_separuh

tak terhingga. Di

dalam proses

tersebut keluli

lZ Karbon

perlu

dikarbonkan pada suhu 1100 K

di

dalam suasana

penyusukkarbonan yang mempunyai kepekatan

gz

_Karbon

di

^permukaan.

Lukiskan

graf

_kepekatan

c

berlawan

tebal lapisan0.2 nm,0.5

mm dan

1.0nm.

Jika

jangkamasa rawatan

adalah

50jam.

Apakah komen anda?

Malar resapan untuk karbon

di

^dalam

besi

adalah

seperti berikut.

A = 2xlo-5

^2/,

Q =

¹⁴⁵^kJ/mol

ft =

8.31

J/K

mol

Jadual

fungsi nalat

adalah

diberi di

dalam lampiran

III.

( 70 markah)

...9/_

(8)

Persamaan Per$eretan

di

^dalam

koordinat silinder

(E) (A)

(B)

(c)

(D)

...9/-

(F)

(9)

Larpiran II

Nilai (Le/d)

untuk peibagai pemasangan

injap

Pemasangan

1.

^45o

Siku, jejari

2.

90o

Siku, jejari

piawai

3.

90o

Siku, jejari

sederhana

4.

90o

siku, jejari

panjang

5.

9Oo Siku empat

segi

tepat

6.

1800

Liku balik tertutup

7. Injap-sekala

hayunan terbuka

8.

Sambungan T

9.

^SambunganT memasuki cabang

10.

Gandingan

11. Injap get,

terbuka

72. Injap get, * tertutup

13. Injap get, 1/2 tertutup 74. Injap get, 3/4 tertutup 15. Injap glob,

terbuka

16. Injap sudut,

terbuka

LelD

15 31 26

20 65

75 77 65 90

7

40 190 840 340 170

...t0/-

(10)

Fungsi

Ralat, erf(x)

7 ^'\t

I

0.0

0. ^()0{)0

0.1 0.il25

0.

:

⁰.2227

0..t

0..i256

u.J

0..i:54

0.5

0.s20s

0

.6

0 .6r).19 0 . 7 0.6778

0.s

0.7.121

0.9

⁰.7969

1.0 0 .8.127

I . 1 ^0.1180?

1.2

0.910i I

..i

0.9340 I

.4

0 .95:.;

1.5 0.9(l(rl I .5s

0 .01 l5 0. I 256

r_r. JJ-)5 0.3r8S)

r) . .l.i _{10 0. s292 0.6117 0.6847 0.7{80

0 . 8019

0 .8,168 0. ss35 0. 9130 0 .9 361 0 .95 39

0.9672 1.6

0

.0::6

0 . 1318.

0.21{3

0 . 5.191 0 . J.t;5

0 .5 370

0.619J

0 . 6911 0.7538 0. 8068

0.8508-

0 .8868

0 . 9155 0.9381 0.955{

0 .968.i I .65

0 .0338 0. 145 9

0.2550 0. 3593 0..{569 0. s465 0.6270 0. 698 l 0.7595 0.8116 0. 8548

0 . 8900 0.9181 0. 9400

0 .9569 0.9695

1,7

0.0.151 0.1569 0.2657 0. 3694 0.466?

0.55.r9 0. ^63.16

0 .7 0.17

0.7651

0 .8 163 0 .8sd6 0.893 |

0.920s 0.9419

0 .9s83

0 .9706 I .75

0.056.1 0. r680 0.2763 0. i79.1 0.4755

0 .5633 0.6.120

0 .7 r12 0.8209 0. 8624 0. 89(r I

0.9229

0 . 9.138 0 .9597 0 .97 16

1.8

0 .0676 0.1790 0.2869

0 .5893 0.48J7 0.5716

0 .649.1

0.7 t7s 0.7761

0 . B?s.1

0.8661 0.8991 0.92S2

0 .9456

0.96r1 0.9726

1.9

0.0789 0.1900 0.2974

0 .3992 0.4937 0.5798

0 .6566 0.7238 0.7814 0.8299 0.8698 0. 9020 0.9275 0.9473 0.9624

0 .9735 2.O

0 .090 ¹ 0.2009 0.3079 0. {090 0.5027 0.5879

0 .6658 0.7300 0.7867

0 . 85,12

0.8733 0. 90.t 8

0.9297 0.9490 0. 9637 0 .9745

2.t

0. r0l3

0.21 l8 0.3183 0. 41S7 0.5117

I

^,^sese

0 .6708 0. 7361 0 .79 18

0.8385

0 .8768 0.9076

0 .93 19 0 .9507 0.9649 0.9754

2.2

(1.9-l(, (J.!r163 0.980J 0.9838 0.98(r7 0.9s91 0.9928 0.9953 0.9970 ^0.9981

Jadual

Nilai

Fungsi Ralat

oooo00000