EBB 218/3 - EPrints USM

a

UNIVERSITI SAINS MALAYSn

Peperiksaan Semester Kedua Sidang Akademik

^1990/91

I'taclApril

1991

EBB 218/3 - Proses-Proses Pengangkutan

Masa : _{tg iarnl}

ARAHAN KEPADA

CALON

Slla pastikan bahawa kertas soalan ini mengandungi SEBELAS

(11)

mukasurat bercatak sebelum anda memulakan peperiksaan ^ini.

Kertas soalan lnimengandungi ^ENAM (6 ) soalan senrJanya.

a

^{Sila latab} 5 soalan sahaia.

Semua soalan mestilah diiaruab didalam Bahasa Malaysia

I

...2t-

es{l

IEBB ^218/31

Terbitkan ungkapan untuk kadar alir melalui sebuah

meter

venturi condong dan tunjukkan bahawa jika sebuah manometer digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan, pembacaan perbeclaan tahap pada marnmeter adalah sarna untuk kadar alir yang teneilu dan tidak bersandar kepada kecondongan meter venturi.

(10 mafiah)

Sebuah meter venturi mengukur aliran minyak gravilitentu

0.82.

Garispusat alir masuk venturi

dalah

125mm dan garispusat leher 50mm. Kedudukan leher adalah jarak tegak 300mm di atas alur masuk ventud.

Apabila perbedaan tekanan 27.5 kN/m2 kadar alir minyak adalah

0.0t$5

^m3/e.

Tentukan pekali meter venturi dan kadar alir jika perbedaan tekanan adalah 35 ktVm2.

(10 markah)

Terbitkan formu.h Darcy bagialiran melalui paip silinder daripada ^persamaan Navier Stoke. Persarnaan Navier Stoke dberi dahm lanpiran ^l.

(5 rnarkah)

Sebatang talian paip dagangan 50m panjang dan garispusat 50mm mengalid<an alr daripada

takungan alas ke lakungan bawah melalui

beberapa

Inlap

dan pernasangan. Jarak tegak takungan atas ^ke takungan bawah adalah 100mm (Llhat Rajah

l).

Kehilangan

turus

melalui inlap dan pemasangan boleh dltentukan berdasarkan panjang sepadan

yang diberi di dalam

lampiran

ll.

^Abaikan

kehilangan dl alir masuk dan alir keluar pap.

Data berkenaan adalahi

Ketumpatan air 1000 kglmS

Kelikatandinamik airO.8 x 10-3 NVm2

Jenls palp yang diguna adalah

pah

kelulidagangan.

Dergan

nnnggunakan

caila

^{Moody (Lampiran}

lll)

dan andaian pekall geseran

|

= 0.008 buatkan dua lelaran untuk menentukan halaju maksimum melaluitallan paip.

(15 markah)

-2-

1.

bl

t

2.

bl

t

..3t-

tsn

-3-

_IEBB 218/31

l'

goo

goo

Sambungan Tee

GIob terbuka

9Oo

siku

45o siku

Get tertutup

get \

Lerbuka

siku glob

Lerbuka

3. al

Terbilkan ungkapan bagi kadar pemindahan _{haba dan} taburan suhu merentasitiub silinder maimuk seperti di bawah:

(6 rnailah)

--/

450

a

I I

kti

i

t

...4t- R4ah I

Rajah ll

t6S

IEBB ^218/31

bl

^{S€batdtg tiub kebli (k} =

lSw/rPC)

rcmpunyai garispusat luar 7.6cm dan tebal 1.3

cmd6a6i

oleh penebat _{(k = 0.2} W/npC) tebal2cm. Gas panas pada $rfxr 320oC dengan pekali pemindahan haba 200 Wm2oC mengalir di dalam tfub tersebut' Permukaan

luar

penebat didedah kepada udara seiuk 20oC dengan ^pekali pemindahan haba 50Wrn2oO. ^Kirakan:

il Kdar

pemirdahan haba; dan

(6 rnatleh)

ail

Suhu di antara nuka.

(6 rnatkah)

Lakarkan litar elektrik sepadan dan tunjukkan nilai-nilaitertentu di dalam ^litar tersebut.

(2 markah)

4. al

^{Terangkan derqan} ringkas konsep lapisan senpadan ^haba.

(2 markah)

bl

Takrilkan Nombor Prandtl dan nombor Nusselt dan buktikan bahawa Nombor Nusselt adalah bersandarkan Nombor Reynolds dan Nombor Prandtl. (Gunakan teorem

r

Buckingham).

(6 mafiah)

cl

^{Udara atmosfera} pada suhu 40oC dan halaju arus bebas 8m/s mengalir di atas plat rata panjang 3m yang dikekalkan pada suhu 100oC. Kirakan pekali pemindahan

haba prata

sepanjang

plat tersebut.

Andail<an aliran peralihan berlaku ^pada

Rel=

3 x 105.

(8 markah)

Kirakan jumlah kadar pemindahan haba daripada ^plat ika ^lebamya lm.

(4 maftah) Formula berikut boleh digunakan

Nu _purara = 0.036 Pp.45 (Re 10'e

-

9200)

Silat udara boleh didapatidaripada iadual didalam Lampiran lV.

-4-

a

aqs

..5t-

IEBB ^218/31

5.

al

Nyatakandanterangkan

il

^{Hukum perlama Fick untuk} resapan;dan

iil

Hukum kedua Fick untuk resapan.

(8 rnaftah)

bl

Gas hidrogen disimpan ^pada tekanan tinggi didalam bekas keluli empat segitebal

1omm.

Kepekatan molar hidrogen di dalam keluli dipermukaan dalaman bekas adalah tKmoVrn3, dan kepekatan molar ^hidrogen didalam kelulidipermukaan ^luar adalah boleh abai. Pekaliresapan ^penduaan untuk ^hidrogen didalam keluli ^adalah 0.26 x 19-12 637s.

Tentukan fluks resapan molar untuk ^h'rJrogen melalui keluli. Fungsi Ralat boleh ^di dapati ^{dariPada lanPiran V.}

(12 markah)

6. a)

^Tebilkan daripada asas persamaan resapan iisim.

-5

a

ax

(o

DsaM4)

⁺

ax

a (oDasaM6)+

^a

(oDas aMr)*n6= oPI

,y tY az n Ti

a

dimana

D1g adalah pekali resapan perduaan;

Ml

adalah kepekaran iisim untuk spesls

A;

dan

nR adalah fluks rrutlak spesis

A.

⁽⁸ malkah)

b]

Sebuah papak garam ^(NaCl) tebal L diguna untuk menyokong lapisan

air.

Garam tersebut larut

di

dalam

air

dan mengekalkan ketumpatan iisim

94,g

(kg/m3) diantaramuka air - garam.

Jika ketumpatan ^garam didalam air ^pada asalnya sifar, bagaimana ketumpatan ⁱⁿⁱ berubah dengan kedudukan dan masa selepas sentuhan di antara pepelal ^garam dengan air telah berlaku?.

Apakah kadar susutan permukaan dL dan bagaimana ^ia berubah dengan masa'

d

Jika ketumpatan jisim pepejalgaram adalahJ4,g = 2165 kg/m3 dan ketumpatan dl dalam larutan dipermukaan adalah 9A,s = 380 kg/m3, banyak mana permukaan garam akan susut selepas 24iam? Pekali resapan air garam adalah ^DAB = ^1.2 x 10'9 m2ls.

a

ier

^....6/-

-6-

_IEBB 218/31

0)=pn..=Q

=

^{380 kglm3}

f

o,

r :2L65

kg/m3 Dee

=

^1.2

x

lO-e

m2/s

tl

I

t, t

I L o

I.

II.

Andaian:

Resapan

spesis satu-dimensi di dalam arah x.

Tiada tindakan kimia.

iii. Larutan tetap dan separuh infinit,

iv. Sifat-sifat sekata, termasuk ketumpatan 3 larutan.

(12 markah) -ooo0000-

t

I

esq

IAIIIPIRAN

I

{

T

m

o

m

c

=o

z

oT

3

J O{

o

-J

zi

ln

Vr;'i mm7

!*

^6'

t+. ;

Zir

LI

Fo

_!=

--.}, crT

o

o9

_v

vto

{oma

q3

-a :.?

sa

F'6 3e

:;

-'{ ^o

:

^.'

b

-l--

- lr-

a_q lt sPl -o

" IH f c ol a

q l,i

+ ol 9 r'lri

ll I

SR'

s 6 r \'

g; s t

Ee, : t

!i i i

-E

b.:bb

- .--.-\ ,^

-l-- s-? pl,g

_EIS

\ tH_

+

E-

6' -l-

_{-

t'7*",F

Hlg T Hl,F' vlS

+er{-t-

e/-="*€

it.g 6 *t,i'

^*-"1.Y

++3,{'{-

:eljrclq -

;a.---- -,^.

El.o'.

{.!i + u''lrn {l;

^

vl*t' {.!9

+x1'+r+il

ol cr- , 7 t,

\-.1#- .i"

^T

Sls- | a*-li | ; :" pR- .sl-?

⁼

l* *-6-

^|

"-,.1

S i *,li

..,1,i

-:!r +a++ : {.1!

^{_. ^_}

X\ L 3'o f.

!3

r-O

*q

i9,

:,

ol-a- lr- T

T

s,, | _-*

\ lr- {-

-ls'

s t-'

-li

I

.{-

.F

iil.c

tl I

.-l\*

€

s

o

=

=,

!

^lo\ lo-

i-

q

Yl=- +

rl€

!l _-o sts*

+

\ l'l- t- o,l g

ll aa

o

s

_o

:

3

\J

-l--

\ tr-

+

c c,t o

iLF

1-

\le'rs a,l o I

al.e

I ^\t_t:t

:-

^_-l

.

r.'. ?

33

do

.=q

\9i

G<

:o

:6'

rk 9.

.T- trc

Plc-

_rr ^E_o

J-O

Ylr' ?

\loe +tr

_V

orl or I

6l.e 6

r3.

- l-=

=3 '1- tC _X.

"€

c*

Plg 4 il9

o

IF,

Ylg ;

TJ

o

*rI'i

26$

{-

Pl

:3 -i.l

.c

I

''l.l t'r

8l-"'

+

+

$

b

o

+m f,€

9. mz

(-t ^5'

=o

o

zo ot

T6

I .,d

O!_J

=O

(JC

zi

7>='

-9

6

nin

2

=?

^o

z+o O,lre

vcL

63'

'(! t

nto 0v

z {

6

.t

F s

o .S o .t It

o .S o

G

(<

o

t

_o

a tt

s

_o

: :

.,1 s'

J-

H

ol o plq

a'

^,t o

<1"=

+

-t-

^.1 q, ^ ifl c ql o-

HIJ-_,ol

<-

ll J-

|

.g[ -"a

plt-

^).1

.'

+

ol -4.

r. l,i-_rrl

<- v

-l- ve

rq

3lg

T

{-:

-q

^.1 o .-l ' Ylc ^^\l-

t- i'l -

:l^c :- A

^c

31,:- -3-

'1-

c sql I

il

I

PIA

{- ':.1

- 8l

:3

+

/--\

^. I a,

{ l*'

{- B'l c-

+

*-.1*P

+

Plr-

tl l

€H-

''l.l r. ol _o

sls- {9

+ll

fi'l _r:le-

..:t

_{\ | H}^I

+

8R- 5

0

-l

^.

-l

\ lo- ^s' {-

+: c

^r--l-1

'. Vlo

Els' c>

+ Yl -

\ls e

8ls' -:'

+

-

l-c_l-e

+

c

I

qrl {lo

H lll t- orl Ilo (:ls

1-

at{lo

--

*-

+

ee

R

\

I

Yl

-

I

+ at{lo 6l:

I

:ld

{- I ol{lo

\

|

-

^,.

l:

8R- -

-!r,!⁺ I v

\

{- o,l o ITI JJ

rel r- 't-

ql"s

+

ry.|*"'

+

fl:

Yl '

.'1,9 +

ael -

3l

_.e ^..:-'

| ,.-

+

^.1 o l-)

dts'

+ Q 'I

.tl -

t

+

Orl {lo slc

't- ot{lo l{ l-

+

-!.

o

Pl"s'

tl

I

PR'

J.

at{lo slG

+

ol{lo a. lo

1-

6

_s

b

il

a

b

b

-l- vq

i;+r*rEss*l i'r:gg"Eig5l

ng?l ;€iil glFi

iEsEl

sFli iFill

s€iF [i;Fl fl+gr3i!nl

#;g iFF$l

Lanpiran ll

Kehilangan didalam injap dan pemasangan

Injap get 1/2 terbuka

Injap glob, terbuka

gQo piawaisiku

Sambungan Tee

4go piawaisiku

Injap get, 1/4 terbuka

160

340

30

20

16

900

n

rl

a

$7.3I 193

TA}IPIMN IrI

VARIATION OF trRTCTION EACTOR Relative roughness

*/d

^.

* El'

.ll||o,

.t .n.tFl

.ri:g Er'

1l

olr.

a=

o=

.F i

hG o a n

t?

e'

n

Friction factor lr

*6t

I

lr

oo

CL

EI

o

o

(l, C'c

o

)

ll

t o

q, CL

Eo (J

g??,,,,., 33

I l|c{Glrr OO

-

^ci

d dGid

dG;

4.9E.

6 o;E3!E

sEiiEgsEE

s gE

.Es Ee )lo-tq

tl

!

o og

|It

a

T.AilPIRAN TV

TABLE B.I

Physicat properties of gases at atftOspheric pre$rure

f, K

P,

kg/mr

CP, P,

kJ/(kg.'C) kg/(m 's)

yr

m2/s

x

106

k,

w(m.K)

cr

m2/s

x 10t

^Pr

Air

100

^3.6010

150

L3675

200

^1.76E4

250

^t.4r28

300

^t.1774

350

^0.9980

400

^0.8826

450

0.7833

500

^0.7048

550

^0.&23

600

^0.5E79

' 650

^0.5430

700

0.5030

750

0.4709

E00

^0.4405

850

^0.4149

900

^0.3925

950

^0.3716

1000

0.3524 l

r00

0.3204

0.6924

x

1.0283 1.32E9 1.488 1.983' 2-075

* L285

2.484 2.671 2.848 3.018 3.t77 3.332 3.481 3.625

31765 3.E99 4.023

4.r52

4.4

t0-5

^1.923

4.343 7.490

' - ro.sl

16.84 20.76 25.90 31.71 37.90

4.34

51.34 58.51 66.25 73.91 82.29 90.75 99.3 r08.2

.

^117.8

138.6

0.009246

'o.ot3z35

0.0r809 0.02227 0.02624 0.03003 0.03365 0.03707 0.04038 0.04360 0.04659 0.04953 0.05230 0.0s509 0.05779 0.0602E 0.06279 0.06525 0.06752 0.0732 1.0266

1.0099 1.0061 1.0053 1.0057 1.0090

l.0tlm

1.0207 1.0295 1.0392 1.0551 1.0635 1.0752 1.0856 1.0978 1.1095

t.t2t2 l.l32t l.l4l7

1.t60

0.02501 0.05745 0.t0165

0.13l6l

0.22r60 0.2983 0.3760 0.4222 0.5564 0.6532 0.7512 0.857t 0.9672 t.0774

l.l95r

1.3$7 t.4271 1.5510 t.6779 1.969

0.770 0.753 0.739 0.722 0.70E 0.697 0.689 0.683 0.680 0.rtt0 0.680 0.682 0.684 0.686 0.689 0,692 0.696 0.699 0.702

0.7U

a

efr8

T"AilPIRAIT Y

Fun'gsi Ral at , erf (x)

if o

_.6

," " e.

0.0 0.0000

0.t 0.tt23 o.2 0,222' 0.5 0.3256

0.a 0.alsa 0.5 0.5?0s

0.6 0.60t9

0.,

^0.677C

0.t 0.?a2l

0.9 0.7969 1.0 0.trl?

t. I 0.troz

1.2 0.910t

t.J 0.9t.0

l.a 0.9s2J t.3 0.966t l.ss

0.01I t

0. llJ6 0.rtJs 0.lte9

0.aJ60

0.5292 0.61 t 7

0.ota t

0.7a60

0.Ull9

0.

t

^r6a

0.

i rts

0.9130 o.9 16 I 0.9 s19 0.9072

1.6

0.0226 0. tt4t

0.

laa I

0.

tagl

0. aa7s

0.sJ70

0.

or94

0 .691 ⁴

0.75!c

0. r06E 0. E50a 0.

tc6c o.9

^r 55

0.9t6

I

0.955a

0.9 't3

lrS

0.0t3r

0.

l.s9

0.255U 0.

ts9J 0.1s69

0.5a65 0.62 70

0.69r

t

0.7s9s

0.in6

0.

t5.E

0. 1900

o.9l

c I

0.9.00

0.9569 0.9095

l.t

0.0.5 I

0.1569

0.265 7

0.

l69a 0.4662

0.55.t

0 .6.146 0.

70at

0. 765t 0. ^E

l6t

0. ll5E6

0.rgtt

0. 9205

0.e4t9

0.9srt

0 .9706

I .73

0.0s6.

0.

t6t0

0. 2

?6t

0.

J79.

0.a75s

0

.56tt

0 .64 ?0

0.rtll

0.

t707 0.6?09

0.

162.

0.

t96l 0.92Ie

0

.9. ll

0.9597

0.9?

l0

t.t

0.0676 0. tt90

0.2169

0.3r9t 0.ata?

0.5r16

0.6.19a

0.7r75

0. t76

I

0.

t2s.

0.

t66l

0.

t99r 0.glst

0.9.50 0.961I 0.9726

r.g

0.07t9 0.

^r 900

0.29t1 0.1992

0.

agt7 0.579t 0.6566 0.72Jt 0.7tt

^a

0.

tl99

0.

toga

0. 9010 0. D2 15 0 .

9.71 0.962r

0 .97

t5 2.0

0.0901 0.2009 0.t079 0..090

0.502

t

0

.5f79 0.66tr 0.7t00

0.

tt6t 0.ttr2

0.

17!t 0.90.t

0. 910?

0.9.90

0. 961?

0

.9t.3

2.1

0. tort

o.2t

t

I 0.1lrt

0..

t

tt

0.51l7 0.3959 0.670e 0.7t61 0. 791t

0.

ttts

0.t76t

0.9076

o,9tt9 0.950, 0.9619 0.075a

2.2

I

l.

I

I

l.

I

I

0.9il6 0.9?6t 0.r r0{ 0.9s!0 0.9t6t 0.9t9t 0.09tt 0.99s3 0.99?0 0.99t1

Jadual Ni I ai Fungsi Ral at

*brl

^: