EMK 210 - MEKANIK BENDALIR II MAC-APR 1991.

a

UNIVERSITI SATNS MALAYSTA

Peperiksaan Semester Kedua

Sidang Akademik L99ol9L

Mac/April ¹⁹⁹¹

EMK 210 - ^Mekanik Bendalir II Masa : [3 ^jan]

AREIIAII trEPADA CAIJON3

SiIa pastikan ^bahawa kertas peperiksaan ini nengandungi SEMBILAN muka surat dan SATU lampiran ^yang bercetak ^sebelum anda memulakan peperiksaan ini.

Jawab LIMA soalan ^sahaja.

Pilih sekurang-kurangnya DUA soalan daripada ^Bahagian A ^dan sekurang-kurangnya DUA soalan daripada ^{Bahagian B}

3{s:

...2/-

-2-

Babacrian A

1. Ia] ^Apakah ciri-ciri sesuatu bendalir hidraulik?

tbl ^{Apakah kesan} kelikatan ke atas pengendalian sebuah pam?

Ic] Apakah perbezaan utama di antara pam anjakan

positif dengan pam rotodinamik. ^Namakan tiga ^pam

dan terangkan pengendaliannya.

tdl Apakah perbezaan pengendalian di antara injap lega, pengatur tekanan dan suis tekanan?

Ie] Senaraikan tiga fungsi injap. Terangkan ^dengan ringkas pengendalian injap 4 hala 3 kedudukan ^yang

digunakan untuk mengendalikan silinder dwi tindakan.

tfl ^Labelkan kornponen-komponen yang ditunjukkan ^pada

sebuah litar hidraulik di ^dalam Rajah ^1.

IEMK 21ol

3-

tgl Terangkan kegunaan pendingin-antara di ^dalarn

sebuah ^pemampat 2 peringkat.

thl ^Apakah fungsi sebuah ^penumpuk di dalam ^sebuah sistem hidraulik. ^Namakan tiga jenis ^penumpuk.

[100 ^markah]

2. tal ^{Sebuatr pam mengepam} minyak pada tekanan 165 bar dan ^pada kadar alir isipadu 11.5 liter/min. ^Parn tersebut dipacu oleh kuasa 3.6 kW. ^Tentukan

kecekapan mekanik pam tersebut

Jika pam tersebut dipacu pada kelajuan ^L725 p.p.m., apakah tork masukan kepada ^pam?

tbl Tentukan kecekapan isipadu sqbuah pam ^yang

mempunyai anjakan positif 50 cm' dan menghantar 195 liter/min bendalir. ^Pam tersebut dikendalikan pada laju ^33OO _P.P.m.

tcl ^Tentukan berat ^yang perlu digunakan untuk balast untuk menjana l-00 bar daripada ^{sebuah penumpuk}

yang mempunyai garis pusat 30 cm. Apakah panjang

Iejang ^yang diperlukan untuk muatan 188 liter?

tdl Perincian sebuah penggerak adalah seperti berikut: -

Garis pusat dalaman

Garis pusat rod ^omboh

Kadar alir

-Jcm= 2.5 ^cm

: ₄₀ titer/min.

Tentukan halaju rod penggerak semasa penanjangan dan penarikbalikan.

tel Minyak, graviti spesifik 0.88 mengalir. nelalui- sebuah injap jarum yang ^mempunyai garis pusat

orifis 15 ^mrn pan s^usutan tekanan merentasi orifis adalah 6 x 10.t N/n". Pekali luahan adalah 0.6.

Tentukan kadar alir di ^dalarn liter/saat.

[100 ^narkah]

3dE

...4/-

3.

-4-

Seorang ^penanam buah membina sebuah penekan hidraulik perahan buah. Penekan tersebut mempunyai nisbah

pelantak 2zL dengan lejang 60 cm. Pelantak tersebut mara ke hadapan 3o cm yang pertama di dalan masa 5 saat dan diikuti oleh penggerakan hirnpitan perlahan bagi ³⁰

cm yang akhir. Tindakan hirnpitan tersebut mernerlukan

daya 118 kN. oleh kerana bahagian kitar adalah ^pendek jika dibandingkan dengan bahagian pengganti, litar hidraulik perlu rnenqarah bendalir tekanan rendah

melalui penapis aliran kernbali ke ^sebuah takungan di dalam kedudukan pengganti. Komponen-komponen asas

adalah diberi di bawah di dalan Rajah 2.

Sebuah pam anjakan tetap dikendalikan ^pada tekanan ^L7O bar dan digunakan untuk sistem tersebut.

Ia] Lukiskan litar hidraulik untuk ^{penekan perahan}

buah.

tbl

^Tentukan:

til

^{garis pusat}

tiil

^{garis pusat}

tiiil

^{anjakan rod}

livl

^{anjakan pam.}

[4o ^narkah]

dalaman pelantak dan luasnya.

rod dan luasnya.

di ^dalam ".3.

[v] halaju ^{pelantak semasa} Ivi] halaju pelantak semasa

pemanjangan.

penarikbalikan.

[60 ^narkah]

-5- ^IEMK

2101

. ,/\I

f)\,/V

I

Fixed displacement pump

Y

^^l I | | ^| rv\J--l--tln

Thresoosition, four-way, spring-centered control valve

_l_

'--lt ^M

IT

--1

Pressure relief valve

IA_l ip

LY-J

I

Doublecheik

A

I

Y

Rcturn line filter

z\ ^|

rr{i!r

ll \,/

^|

Reservoir and inlet strainer

Rajah ²

34?

H Vorau I ic ram

...6/-

6

Bahagian B

SAMA ADA

Ia] Buktikan ^{bahawa kecekapan} Pelton adalah:

IEMK

maksimum sebuah roda 4.

C1

adalah halaju persisian tirnba.

adalah halaju jet.

[40 ^narkah]

Sebuah turbin pelton menjana I ^MW di bawah turus net 13o m pada laju 2oo p.p.m. Andaikan pekali hataju nozzl-e 0.98, kecekapan hidraulik ^87Zl nisbah laju bilah ke laju jet o.46 dan ^nisbah garis pusat jet ke garis pusat roda adalah L/9, tentukan:

til ^Kadar alir

tiil garis pusat roda

tiiil garis pusat jet Iiv] ^bilangan jet

[60 ^narkah]

ATAU

Ic] Buktikan ^bahawa untuk kecekapan maksimum sebuah

turbin dedenyut peringkat tunggal, U ^Cos {1

U C1

tbl

IEMK 210l 7-

adalah halaju tangen bilah adalah halaju mutlak stim sudut nozel

[40 ^markah]

tdl Di ^dalam peringkat sebuah turbin dedenyut stim, garis pusat purata bilah adalah 8O cil, Iaju putaran 3000 p.p.m. Halaju mutlak stirn di alur keluar nozel adalah 300 m/s. Sudut nozel adalah 2Oo jika pekali halaju relatif bilah 0.85 dan

kadar alir jisin stin 1 kg/s. Sudut bilah dialur

masuk dan alur keluar adalah sama.

til ^Lukiskan gambarajah halaju di alur masuk

dan di alur keluar mengikut skala ^yang tertentu.

tiil ^{Tentukan kuasa} terjana.

tiiil ^{Tentukan sudut bi1ah.}

tivl Tentukan kecekapan bilah.

[50 ^markah]

Ia] ^Terangkan prinsip pengendalian turbin Pelton, turbin Francis dan turbin Kaplan. Nyatakan keadaan penggunaan turbin-turbin tersebut.

[40 ^narkah]

tbl ^Sebuah turbin aliran paksi dikendalikan di ^bawah turus 22 m dan nenjanakan 2L MW apabila berputar pada laju ¹⁴⁰ p.p.n. garis pusat luar adalah 4.5

m dan garis pusat hub 2.O m. Jika kecekapan

hidraulik adalah 942 dan kecekapan keseluruhan

884, tentukan sudut bilah di alur masuk dan di alur keluar pada jejari purata. Lakarkan gambarajah halaju di alur masuk dan alur keluar.

Andaikan halaju aliran adalah sama dan ^luahan adalah paksi.

[6O narkah]

&4

[]

U

;i

5.

t .8/-

[EMK

8

6. Sebuah takungan 65 m dan

Ciri ^pan

I

Q (n'/s)

o

o. o1 0. 02 0. 03 0. 04 0. 05

H (m) 30

27 .5 24.O 19.5

l- l_

o

pam diguna untuk menganqkat air ke ^sebuah jarak i.egaf ^{18 m} melalui iebatang paip ^panjang garis pusat 0.L rn. Faktor ^geseran f - ^o'Oo5' adalah seperti berikut:-

(8)

o

49 74 80

50 o

tal ^Lukiskan garnbarajah

tbl ^Tentukan kadar alir dibekalkan ^kePada

pengendalian.

[10 ^markah]

tcl Kadar alir yang diperlukan tidak rnencukupi ^dan

perlu ditarnbah. Ini dapat dilakukan ^dengan

memasang dua ^pam yang serupa ^sama ada bersiri ^atau berselaii. ^Apakah kuasa yang perlu ^dibekalkan bagi kedua-dua pemasangan tersebut?

[60 ^narkah]

tdl Pemasangan yang manakah yang anda syorkan ^dan

apakah justifikasi anda.

ciri ^pam dan ciri sistem.

[10 ^markah]

isipadu dan kuasa _Yang Perlu pam tersebut Pada titik

lEl'lK ^2LO)

9

7. [a] Terangkan fenomena peronggaan di dalam ^pam empar

dan apakah cara untuk menghalangnya daripada berlaku.

[40 ^markah]

tbl ^{Sebuah pam empar mempunyai} _- Iaju spesifik o.G9

(berdasarkan putaran/saat, m'/s dan n). Pekali peronggaan genting adalah O.2. Pam tersebut berputaq pada laju 1450 p.p.n. dan menghantar

0.065 m'/s. Kehilangan turus akibat geseran di

dalam paip sedutan adalah 0.5m. Tekanan barometer

adalah 75O mm. Raksa dan suhu 30oC. Tentukan

ketinggian maksimum pam daripada paras air takungan untuk mengelak peronggaan daripada

berlaku. Gunakan data yang diberi di lampiran I untuk rnenentukan tekanan wap.

[6o ^narkah]

oooOooo

35t

J.

[um

ar-

z4OE

is..t ct

\-;=-_ot

ia

rr

a:EA

A;ro:

t- -EP2

'E g

!.

Ql €r!r6qr{ !66bq \Alaa uuuqe p!!N!

q qouoq oqobo o6AHO €65H6 €oJa;

^eH-O eo{6u 5bHFq 50{6q 5uu- €

I

; 9€9eo 39oPo ooooo €€ooo ooooo 999g9 g?999 €oooe. €oooo 9€oo 9 o o-e-b --99o 9r9ooo Ooooo ooooo ooooo oooo

F E:Eis

=ESFE =e#= _Ooe

$!:ii

^€=F$ EEEEE:Fff=;::i3::;gE ^g=34 E

-oo-- -a-od pop6{ 6b6{; JJ=e* D{eo _

6€ gu-a H

: :l:?. t:i:r ^F=;=; _=rxds ^:HE:- ie=:: li3:i FEE€F

==:== =3:: ^H

6 eb€^- o.6q€ irqooir ;ioq,k; i{;bi €G+99 !.eo*€ 6_6€r io:_i.:- t:;;

{ o6!Os AO{{l b6-€u srO<s J;=-- p€€q- cc€og sggd =

e F-€o9 b---

i -:--ii 99999 999PP P9999 99999 9999€ 99o€o oooo€ 9ir99o 9999 ^o

I N--OO €€6{{ Ga.^64- i-q;r5r L-iriral irira-ir;, ir;r;JJa ir:-:;-_ ___oO OO€g

= ES:;; ^AA=98, d:u8: ee:l,H tesea 8=d-i 5e33x -

=:s*: ^x=s=X I:=:

I li?fll gllli illii f----i= l?eo-:. !.--e.:. ?:.r.pr ??p:. Fe.F.F e.ep:c :o e FE-e6 €€oNe

^au6a {od€O OO--- -Npui- t^Ai-e irirb.gg {co€€ €€ar_ :

3 ssaaa 8s;s: E::ts= i==a- 5*sue x5=== g-==;

=::-- =E5==

-E== _E

i iii: l iil,-? a€o'o o€-o- -ooao o€6c€ oaooo €6oo€ 9.Foo€ g:c:o:o p e --q66 {-€€.o;-;;s;J igirirri iiiru; irairirbr ir:Ji{l ioirioos €e€€o co_- _ u -{--6 uao6{

-aoFq €e{Fq {€-uq !--;<i -_-.;. 6--lq pjJon 6Joe u q 6---- q€€-a

-eH€6 Uaq6l €6pa6 €F5{O ;,o_a6 -€56- €6-!. 6

;e9oo 99??P 999?? ?9999 99999 999F9 99999 9999o 99€o9 9999 9

oeeo€ q-5a-.5beee pt__t abooo boooo ooooo booo b

cqoqo eouou ooq-H o-6r- eo6i;;6-4.- 8EEEE ;:EEI EqE== XE;= H

r:5Ei::85!

:iEii

daiii ^3;333

3;::i i::t; ^i::5:

E:3ri iiE;

:

----p !..r!.J!.r:,p 1-qp9u qou6a ---6= =;;== ;8SdU ts::gi !3=C I-N

3=E:E :EESE EHH$:3Ei3! !::iE BiieH ^i3BE5 !bs:: B=ri3 xsE.

I

--l!tf9 be99a Urguo Uooop ppNFp pppsN

--QEF E{6aq 5uuNp

--OO€ o6{aq s-e!O €o6!{ 66oq^ uuu-o €{us

e-5eH

^{€O- o6N{s -Nitau es6.e€ ;€HOa a--e5 ,-e--- -€;r= ---- O

!a Llar^elfrl !.r\.Nr!..!r pNNNE pppp! ppudH ENpH€ pEppN HHprU !NNp F

--- --- --A5- 5---- t-l-- l^---:-^^- SUee u

!9 !t\99-6 o 6-896 6E-{s ep-€o 6qe€e {{{{{ 6666q €65-€ uqui- 6eoots ugoou {6s-- uNusp -aiai;- 6lspcp--Jo o€€- -

--€eo oo€qa oo99g sr999g 9p999 9999o 99po o L ;J;rlr iri!.:-: etbbbb bbiog; giooiro ;i.--6 I':iira aa== =

9- -{!-|. E-€€a

^EO-u so{r€ -qHeg {u--O {be€s

e{€tse bs€b€ o-6€ts 96F-G O9--€ 6-e;- -6eOE;dd

9ls

3l

>-Fe al

i l\r

>l--

FI

?tt

ta

EL

t

!

ctt,

Fx

ll

-l!

x

>ir3l x

€'

n€ 5

x€ b no x

<t

(ttl

tt T

fFt*+

il

>ri rl

tl

i l\t x

Eia"72

x

!l

*t{

x FI

x

€l -F rl x

>4- cc€o

0a

EI aA

{I

l.

I Ugouo u€NsN N----

E iiEiF Ei:8€ Fsili FFill:=;s3 _8;:=: ii:Ss ^s33:i 3s:F: fro: ^q

- OE€€€ oo-pu 6LEoq -{^Or. i-i-;io,ir irii.bi, ii--:-io i.aiii..O iooiiro irari. ^b

S PBHES PFEPP ENPNiI H€PNP PilPPil EENIP PNPSH HEENE Ug€lE PEIP S

p pNEBU uusbo quo{!

-^j-a ;=;;^ r}aA5 rj;r; Ei.!!r r--- q

H g=EBB I; ;5i;EE Ei:dS -rG:= d;a:3 a€eoo --- E::i3 ---

:::;;

AA-uq :A::i tiB:: qqaoci -=--{ ts:a: {oo6o ;-:aa e€€€ ^{-=ai E}o P pNHsN NEpHN tsp!:!:!: pp!:pn! !!!!!.1!.1!.! !!p!!n:|p lsNNpp pppNp HN!us pEs{ s 6 666q6 6646U

{ oqq-e u-Qo€ 6€-{{ {c6ar; e--;A 5a5uo oosep purip

I i--:-: 5:.Itr- FFc-r- dd-6d ;;;6-e i!r-:o:r :-9p9p l:r..,'.E =;;=8 8833 ⁸ c. o{q-i. e{obi i.i,a!i.r{ :-i-bi-! ic:.-i-ib ooil-o {€-!^ +-g-i., aaat5

=IiI;. =

5-Ag!!. !.!eebs uoebe EFHHH

==3€: ::e8: eH::B ;:S33 SE;98 :3333 :=E€1 gAE:a E3:=3 3d3€ o

lslrlpdu EPFNE spppp HNp!il pNp{N pppup psNpN UppEE p!ilp{ HilE{ !

!Y!i!a!rp N!a!!t:-i!.? !!'guqe uouuo s4use sue^A a^-- q

ESAS; ;A=E: 936;; ;st:3 H3ia3 339;E S::93 eg=;; ts:3=: :8EA 3

!I!'!'{E UEPNts E-HEP I9I9EFS PPPSF PSFH€ HF--E HFP-B StsPUS PENF H

666qi6 {{{6o 665q6 q6ee- 66666.6o66q 5^^5€,9uo9- ino666 up-E- qinGue OOO€9 qqucs -68{{ gsquu J{-aa quqqq 69uq^ Uqqd ---; uO

9{€e. Horeo q-ro- o-Ho{ qF€as €6;o€ -po€q a-oJ- :a-OG 6-a;^

=

-lf.

al

sr

-tIt

|.