EBB 218-3 - PROSES-PROSES PENGANGKUTAN OKT-NOV 1996.

I,]NTYENSTTI SAINS MAI.A.YfIIA Pepertkraen _Semester Portama

Stdang

Alademtk

1900/87

OLtober.November 19g6

i*i

Masa: I SJam I

Ar_ qhan Kepada Calon ^r

IGrtag soalan ini mengandungi $EMBTT.AIY (9) muka gurat bercetak.

IGrtas soalan ini mempunyai

LI\PAIY

^(B) soalan.

Jawab LIMA (5) soalan sahqja.

Mulakan jawapan anda bagi setiap soalan pada muka surat ^yang baru.

Semua soalan boleh d{awab dalam Bahasa Malayeia atau makeimum DUA ⁽²⁾ soalan boleh dijawab dalam Bahasa Inggeris.

33

_,.u-

-2-

^{IEBB 218/31}

(a) Terangkan terbitan-terbitan masa yang berikut ^dengan menggunakan persamaan-persamaan matematik yang bersesuaian'

til

^{Terbitan sePara}

tiil

^{Terbitan jumlatran}

tiiil

^{Terbitan nYata}

(20 markah)

Terbitkan ^persamaan Euler bagi aliran suatu ^cecair

tak

boleh mampat

sepa{angsatutiubalur.TuqjukkanbagaimanapersamaanBernoulli

boleh didapati dari ^persamaan Euler'

(40 markah)

Suatumeterorifisterdiridaripadasatuorifisberdiamterl00mmdi

dalam satu paip berdiamter 260mm. ^{Pekali nyahcas} bagi meter orifig

ini

ialah

0.68.

^paip berkenaan,menghantar minyak yang berketumpatan 900 kg/ms dan ^perbezaan tekaan antara kedua-dua belah

plat

orifie

diukurdengansatumonometer'Itedua-dualenganmonometerdiisi

dengan minyak dan cecair manometer

ialah

raksa (ketumpatan ¹⁸⁶⁰⁰

kdmq. Jika

^perbezaan pada aras.aras raksa ialah ?60 mm, kiiakan kadar aliran minyak ^dalam talian

paip'

(40 markatr)

Rajah 1(c)

a

G)

(c)

Orificc orco ^,,{2

..81-

IEBB 218/3]

(a)

lfunjukkan bahawa

faktor

geseran f bagi aliran lamina dalam eatu paip berkait dengan persamaan f = ^L6lRe. Cecair adalah tak boleh mampat.

Tuqjukkan dengan menggunakan graf bagaimana

f

berubah dengan Re

bagl aliran

gelora

dalam

^paip-paip

licin dan kasar.

^Terantkan

perubahan fterhadap kekasaran dinding ^paip.

(50 markah)

(b)

Suatu cecair sedang mengalir melalui satu paip mendatar dengan halqju 4.57 mle. Diameter dalam paip berkenaan ialah 0.0625m dan kekasaran setaranya pula ialah 4.6 x 10{m. Kelikatan cecair ialah 4.46 x 10's Pa.s

dan ketumpatannya pula ialah 801 kg/ma. Kirakan kehilangan turus tekanan akibat daripada ^geseran dalam paip yang parfangnya 36.6m.

Maklumat dalam rqjah 2b boleh digunakan bagi meqjawab soalan ini.

(50 markah)

-3-

2

r.0 8 6

'"4o.5

iJ

I

'lI I

I

t

Matctial of (ontt,u(tr,rn

DrNwn lubtnt Commc.cial rlcrl WrooSh t i.no AiOhrll.d (rst rr',,t (;{lvrnired _i.on crs t ir on wood rtov.

Con c.c lc Rivetcd slccl

dl.,,t roilgllncsi for nc* pipcr. c I

('n) I

r r x

ro.

^I

q.r x ro t _I

{(rX to't I

I I x ro'' I

r s x ro. I

2.6x to' - ^|

r.8 x tO-' to 9 x tO-' I

J xto''rorxto't -{

9 xro'rogxlo-r

iirtl

I

-; ' -! -'--l - - '--*f

lilrelativel

i ; 'ialDll' ^{roughncss I}

-ii

:-{

I

ia lI

ll

'l

i

I

I I

J

I I

o.l

E

6 o.05 a

,o(,

o g

u c

(&G

t.-lr i';l

,il turbulent flow ^:

.t.

smoOtn prpC

ll

2 .t 4 t6 E : J 4 56 E : J { 56 ^g

r03 ros

lcynolf s numbcr, N^, = n,?#

Figure 2 (b) Friction factors for fluids inside pipes ti\i+

-- -: '-' - -t -' \' - - l+--' | \ t----

| , \ ,ii..

- i;u''' d;:;A{- -

| -t--i

' f\r

lil'l-\l

;-+--n-

li\r

I -"

_I

ll:l

ri

0.002---l

0.00 t

35

..4-

-4-

^{IEBB 218/3]}

3 (a) Kirakan ^{kuasa yang} diserap dalam seretan geseran

kulit

^{oleh suatu sirip}

nipis

segiempat

tepat

^yang mempunyai panjang rentang

0'8m

^dan

panjanggarisarus0'lSmapabilabergerakmelaluiairtenangpada

l2mis. Bagi air, ketumpatan = 1000 kg/m3 dan kelikatan = 0.0015 Pa's'

(50 markah)

Denganmenggunakananalisisdimensi,tunjukkanbahawasatuformula rational bagi kehilangan tekanan apabila ^cecair mengalir nnelalui paip- (b)

ketumpatan dan P adalah purata d,an @ bermaksud

4

paip yang sama secara geofretri ialah

, ' =$af d \ti) gnl '

^{Di sini d ialah}

diameter paip,

I

ialah ^panjang paip, p adalah kelikatan dinamik ^cecair

itu, V

ialah halaju

"adalah suatu fungsi".

(50 markah)

(a)Suatudindingtebaltiubkelulitahankaratyangmempunyainilai konduktiviti

^{terma 21.63}

wlmK

dengan dimensi

0'0254m

diameter dalam dan 0.050gm diarneter luar diselaputi ^dengan satu lapisan ^penebat asbestos yang tebalnya 0.0254m. ^{Lapisan asbestos}

ini

mempunyai nilai konduktiviti ^terma o.242gwmK. ^{suhu pada} dinding di bahagian dalam paip ialah 811K dan suhu pada permukaan

luar

^penebat ialah 310'8Ii BagisuatupaipyangpanjangnyaO'3O5rn'kirakankehilanganhabedan juga suhu ^pada antaramuka antara logam dan penebat'

(50 markah)

.) _r'l

..51-

-5-

IEBBz18/3]

G) Terbitkan

^persamaan

bagt

kehilangan

haba melalui guatu

sirip segiempat tepat ^yang mempunyai

il

par{iang yang

infinit

iil

^paqjang bernilai L dengan hujungnya tertebat.

,

^{(50 markah)}

(a)

Suatu

tin silinder

puree mempunyai diameter 68.1 mm, ketingglan 101.6mm dan ^pada mulanya berada pada suhu seragam 2g.4C. Tin-tin ini disusun secara menegak di atas satu retort dan

stiq

dipancar masuk pada 115.6C. Kirakan suhu dipusat tin untuk masa pernanasan 0.?5 jam pada 116.6

C.

Andaikanmkedua-dua hujung

tin

diselaputi penebat dan kesan muatan

taba

dinding logam boleh diabaikan. Pekali pemindahan haba ialah 4540W1m2K. Ciri-ciri fizikal puree adalah:konduktiviti terma

= ^0.880 WmK dan kemeresapan terma ₌ 2.0O7 x 10'7 m2ls. Carta Heieler yang diberikan boleh digunakan untuk menjawab soalan ini. ^'

4 6 6 to.t2 rn to tt zotz ,a 90 _{lto .} r3e tto ^.2so !50

x=\

_ri

Frcunr,5.(aJ '.. unsteadyst"trlratlgn4ui$AChwt for dctrrailt-r9 t mlcrotur. at the ctntcr d ^{a long} cyltndcr far--

6

hlr-o

!l , ^o'04

r- Ir-.

- ^o.o2

o.7

o.l

o.oE

0.0 | o.ooE 0.004

o,oo?

(50 markah)

37

.a-

I

-6-

^IEBB218/31

(b) Dua satah kelabu yang sangat besar dan yang berselari antara satu ^sama

lain

^mempunyai keberpancaran el

=

^{0'8 dan e2}

= 0'?'

^{Permukaan 1}

ialahpadaS66.SKdanpermukaan2ialahpadaSsS.8K.Berapakahrtilai sinaran bersih per

unit

kawagan dan permukaan 1

ke

^{permukaan 2?}

Jikakedua-duapermukaanberwarnahitamyangideal'berapakah

sinaran ^bersihnYa?

(50 markah)

Air

^pada

60c

memasuki suatu

tiub

penukar haba berdiameter ^1'5cm

denganhalajulm/s.Dindingtiubdikekalkanpadasuhumalar90C'

Kirakan

^#t

i)

panjanftiub jika suhu air ^yang keluar ialah ^65-C;

ii)

^{suhu air yang keluar jika panjang} tiub ialah 2m' ^Persamaan Nun=0.02SRepo.slt0.ldandatadarijaduallbolehdigunakan.

(50 markah) Trblc A.l Propcrtics of Satunlcd lYdcr

Pr PxrCrXtOtgIld I

(a)

cp

^{px10.6- &}

mr/r N/m uA

oC _kN/mt

r8/. ulrr!

N-slm:y/'-]5

2fi2

un

2r51 2i,,vi

,N

23Et 23tt

2131

?lae

?fit

2?57

p-0 m

30 tlo 50 60

?0 80 90 t00

r.60 ' l* $'0?

l-4? ^{"r 8.61}

r.36

"'

_?.19

1.26 ^"'9.72

lr,l?

^'f0.3

r.to "'10.7

lo5 .

^ll.3

r.00'

^ll.9

0.96

^'!2.q

o.ir

'

_.

13.3

ll0

^t.t3

l2g

¹⁹⁰

t30

^no

l,O ffi

150 $5 160 6lt

l?g

⁷⁹²

t80 ¹⁰⁰² r90 ¹²⁵⁶ 200 1553

0.61 909.9 9r9.7

t3.5?

9.52 7.02 5.42 tl.3t 3.54 2.98 2.55 2.21 t.95 l.?5 '9D5.1

n2.2gEr.l

9t3.2 9?7:S

eJr.s 965.3 95E.4

4.212 4.191

l.rsr

4.nq

4.1?{

4-t?{

4.tn

4.1E7 4.195

4.N

4.24

1.21tr a.250

..%7 1.87 ..311 1.3q .,3tQ {.'11?

{.{51 1.X"

r?$7.E r305.3 Itx)4.2 t01.2 653.1 519.2

{69.t

'106.0 355.0

3l{.E 2''2.1 '25t.9

217.3 217.7

' 4t.0^t?6.3

l?3.6 -!0.2.E 1t3.0 .,t11.2 r36.3

0.55t 0.5't5 0.599 0.6r8 0.634 0.6.9 0.659 0.66E 0.615 0.680 0.6E3 '0.6t5 o.6Ef 0.fEf 0.6t5

o.fr{

'0.ft3

0.f?9 0.675 0.6?Q 0.663

--0.63

+0.n

'1.E2

t.2t

.3,t?

'5.1I4.49

5.70 ..6.12 '6.95 7.52

l.?89

'

⁷⁵⁵

t.N

^{', 7a2}

t.M

^'727

0.t05'

'

7t2 0.659'' : ⁵⁹⁶ o.sio'' ^6?e

0.4?E

'

₆₂

0.415

. &

0.365

'

626 0.326 '' " 60t

:0.295 589

95t.0

$3.1

e34.0

w.r

9l?.q

?0?.{

$e?.3

EE6..9

,,, _E?q.q

' _t63.0

.23 2.34 4.25

?.3E t2.35 19.94 31.19

17.9

70.14 t01.33

..71-

-t-

_rEBB218/31

(b)

_Terbitkan persamaan am bagi pemindahan haba oleh perolakan ^paksa Nu = ARe"Prb dengan menggunakan analisis dimensi

(50 markah)

(a)

Satu papak pejal 5.1.5 Voberat gel agar pada 278 K adalah 10.16 rnm tebal

. dan

mengandungi urea yang berketumpatan seragam 0.1kg moUm3.

Resapan berlaku hanya dalam arah x melalui dua permukaan rata yang berjarak 10.16mm antara

satu

sama

lain.

Papak berkenaan tiba-tiba direndam dslam*air gelora tulen supaya rintangan permukaan terhadap resapan dapat diabaikan (iaitu pekali olakan sangat besar).

Kerneresapan

urea dalam

agar

ialah

4.72

x

^10-10

mzls.

Kirakan kepekatan pada

titik

tengah papak dan pada 2.54mm dari ^permukaan

selepas 10

jam.

_{Maklumat dalam} Rajah ?a boleh digunakan.

(50 markah)

^/

39

..4-

IEBB218/3]

".

_{I lr}

lf

H

lt-

x

o.oolo ^3.O

,, 7,

a,t o

-?a'

a

fat

^plate'

-8-

r = ^l.O

n'= ^0.E

\

IEBB ^2L8131

Apakah yang dimaksudkan dengan kesan kirkendall? Bagaimana anda menerangkan kesan ini?

(51markah) Bincangkan dengan

perinci

resapan dalam larutan-larutan ^pepejal

celahan dan kesannya ke atas ketakkenyalan.

atau

Apakah yang

dimaksudkan

dengan

kemerasapan

intrinsik

^dan

bagaimana anda menentukan

ia

dalam suatu aloi

binari.

Terbitkan persamaan-persamaan Darken.

(5f _markah)

Terangkan kegunaan bandul kilasan bagi menentukan pekali resapan, Bincangkan kaedah bagi pengukuran dan kaedah bagi pengiraan pekali resapan.

(50 markah)

-ooOOOoo-

-9-

(b)

(a)

(b)

4T

./