IKK 203/4 - Operasi Unit 1

(1)

UNIVERSITI SAINS MAL�y

Peperiksaan ^Semester _Per

Sidang

^Akademik

1995/(

,,

. • !

�: ,. ^' ^.. Oktober/November 199'

"IKK:;20j/4 ^- ^OPERASI UNI Masa : [3 jam]

.---��-��---

�ila

pastikan

^bahawa ^kertas ^soalan ⁱⁿⁱ

(11) mukasurat (termasuk Lampiran) yaJ tanda memul-akan peperiksaan'^ini. ^'i"

Jawab LIMA i2L ^soalan.

ffiahasa Malaysia.

Semua soalan me.

l

9J

':. .'

(2)

203/4

l. (a) Bincangkan tentang ^analisis ^dimensi.

. .

(25/100)

(b) _•^Ceritakan tentang ^DUA jenis âlat pemeteran ûntuk mengukur ^kadar âliran.

(25/100)

(c) Bincangkan tentang gerakan ^zarah men�usi ^bendalir

dalam arah tunggal.

(25/100)

,�^..; ^r ^�.:"^•..

(d)

Ceritakan'tentang

^satu

proses��liran b��dalir

termampatkan.

.: ^:

(25/1��)

2. suatu minyak ^akan dipamkan ^dari ^satu

tangki

pada ¹ ^atm

ke satu

tangki

^tekanan yang pada ^tekanan ⁵⁰ psig

seperti ditunjukkan.

^Kadar ^aliran

minyak

^ialah 20,000 lb/h.

Garis paip ^ialah paip ^keluli yang

mempunyai garispusat

3 in. Jumlah

panjang

^lurus

paip

^ialah ⁴⁵⁰ ^ft. ^Jika

keefisienan _pam ialah 70%, ^kirakan ^kuasakuda pam.

Ketumpatan ^dan ^kelikatan

minyak

^ialah ⁵²

Ib/ft3

^dan

3.4 cPo

2

/

100

(3)

IKl< 203/

Kff (injap

^get) ⁼ ^5.6

Kff (inj

^ap. ^cek) ^{.�. 2,.} ^O

Kff (sikU 90°)

⁼

� . . '

0.9

'". ; ·.l ^' ^•

.

get

^c ^l. ^{t: i:}^r: ^r

1_5_0

^__

P_�_i_9_'1

injap.

cek

7

�i t: ^: ^.• ^. ^l_: -; �.

O!,,

•

:-�^:. Î �. ô. Î,..·

.

t·^. : ^.'

(100/100

3. (a)

Bincangkan'tentang

tujuan

pencampuran.

,

(10/ioo)

" " ,'j:,":"C

(b)

Bi..nca�9kan ten�.ang,,,,p,embentukan vpr,�e(�?

pencegahannya.

(10/100)

:'(c)

"Suatu 'sistem'

paip mengandungi sebahagian

-

I 'I.,. '" , I I ".: '.'

:! ^:

mempunyai' garispusat

² ^Lri'<d^{a n}

panjang't'oo Hujung

bahagian ⁱⁿⁱ ^membesar seca��

m�nd�da

satu

bahagian

^yang

mempunyai garispusat

³ in

panjang

⁵⁰ ^ft. ^Kadar ^aliran ^air ^pada ^60°F ^mene

sistem paip ⁱⁿⁱ ^ialah ¹⁰⁰ gal/min. _Kir

Perbezaan ^tekanan

menyeberangi sistem paip

^�nl.^. ^.

(80/100)

. .

3

10,1

..

. .

(4)

203/4

4. (a) Bincangkan ^hela ^dan ^koefisien ^hela.

(15/100)

(b) ^suatu tangki yang mempunyai garispusat ^1.2 ^m ^dan tinggi ² ^m ^adalah ^diisikan dengan ^satu ^larutan

sedalam 1.2 m. Larutan tersebut mempunyai

kelikatan 400 cP dan ketumpatan ⁸⁵⁰

kg/m3•

^Tangki

itu tidak bersesekat. satu propeler ^3-bilah yang

bergarispusat ³⁶⁰ ^mm dipasangkan ^untuk mengadukkan

larutan. Propeler ^diletakkan ³⁶⁰ ^mm ^dari ^dasar tangki. ^Jarak benang (pitch)

ial�h

¹ ^: ^1. ^Motor

yang dibekalkan mempunyai ^kuasa ⁸ ^kW. ^Jika pengaduk ^itu berputar pada laju ⁸⁰⁰ r/min, ^adakah

motor itu mencukupi menggerakkan pengaduk ^itu?

. ·1.

(85/100)

5. (a) ^suatu ^konduit ^berkeratan ^rentas.

bertrapezoid

.'

I ^'

seperti ditunjukkan.

konduit ini?

Apakah garispusat ^setara bagi

.:

.0.

:;.

I '.

a

h

b

(20/100)

4

, ; ^,

, {

102

(5)

IKK 203/4

(b) ^Suatu ^menara penyerapan yang ^berbentuk silind��

."... ^.

� ^'"'. ^.

. . ." , -.

mempunyai garispusat ^2.0 ^ft ^dan tingginya ²⁰ ^ft.

Angin pada halaju ³⁵ ft/s ^akan bertiup ^dalam ^arah tegaklurus d�ngan paksi ^menara. ^Suhu ^dan ^tekanan

udara .ialah 70°F ^dan ¹ ^a^t.m^, ,

�PI�,kah jqml,P.p;-

^daya

yang akan bertindak ke atas menara

penyerapan.itu?

R ⁼ 1454

ft-Ibf/lb

^mol-oR

Ji. ⁼ 0.018 cP

Berat' molekul udara ⁼ 29

, .' ^. .,

! ^'..•

. :',:. ^r :!"".;^•^J ^•��^J, ^.

Bagi ^zarah yang ^bukan sfera, garispusat ^setara ditakrif��n

se6a��i

^garispusat ^suatu ^s�era ^yang

bernisbah permukaan ^- isipadu,

sp/vp'

^yang ^sama

deng��-

^zarah ^berkenaan. Bagi ^satu sfera,

sp/Vp

(80/100)

6. (a) ^Dari persamaan Bernoulli yang lengkap ^di ^antara stesyen ^a ^dan b, ^cuba dapa^tkan persamaan

keseimbangan hidrostatik bagi ^satu ^kolum ^cecair

yang tidak bergerak.

(10/100)

(b) Bincangkan tentang lapisan sempadan.

(15/100)

5

103

(6)

203/4

(c) ^suatu ^meter ^venturi ^mendatar ^adalah dipasangkan ^di

dalam satu garispaip yang bergarispusat ^.9^.• ₉₀ ^em.

Garispusat kerongkongan ^meter îtu ^2.5 ^cm. Âir pada 16°C mengalir ^menerusi garispaip îni. ^satu

manometer yang dipasangkan

menye�erangi

^meter ^itu menunjukkan ^bahawa perbezaan ^tekanan ^ialah

49500

N/m2.

Apakah nilainya ^kadar ^aliran

volumetrik, ^dalam ^unit

m3/s?

^Jika ^10% ^tekanan

diferensial telah dirugi ^secara kekal, apakah

" ' . \

penggunahabisan ^kuasa ^meter ^itu?

1 N ⁼ 1 kg

m/s2,

Cv

⁼ ^0.98

. ;

1 W ⁼ 1

Nm/s

. t,.:^I" ^.: , ^•

•

o,,

c, ':: ; ^'. ,,"o·

6

·104

(7)

CONVERSION FACTORS AND

):C0NSTANTS

OF NATURE

IKK 20 LAMPIR

TocOR,'uleron. To

M1&IlIp1ybrf ^.,

(I' 4l.�60.^; ^l.

aetc

m' :co46.aS::.

aim N/m' ^1.0132S.^JI10'

Ib,/in.' ^14.696 ^.

Ayog.deonumber particlu/,^mol 6.022169JIIOu

barrel(petreleum) ^li' ^S.6146

,aqU.S.) ^42.

m' 0.15899

.bar^. ^.. ^-^.. N/m' ^I.^JI10'

Ib,/in.l ^14.S04

Bol\.un�nnconSlant J/K 1.380622JI10-u

DiU -cal" 2SI.996

· (1.lb, ^nl.17

,I. :, !:.:

.

�.,,: ^: J lill5.06

,�^.

kWh 2.9307"10-'

BluAb calIT/S o.s5556

BluAb··F. uIIT/a"C ^I.

Blu/fl'·h W/m' 3.1546

Blu!fI'.h.·F W/ml.·C 5.6783

kell/ml.h·K ^U82

·Blu.ft!fll.b··F ^· W.miml··C ^1.73073^. ^.'

kw/m·b·K 1.48&

..:! i -",

'Dlu 3.9683^JI10""

calIT

.

,

·(1,lb, ^J.osn ^.'

J' 4.IS68.

.

, QI J^• 4.184.

em in. 0.39370

(I. 0.03280S4

em' '(I' 3.531467JI10"

sal (US) ^2.64172^..^10-'

,.

eP(ccnlipei.c) kalm·s I.JI10-'

· Ib/fl·h 2.4191

Ibl(I·, ^6.7197^x^10-'

eSl(cenliuokc) m'/. ^l.^JI^10-'

(.",d.y C/s^mol ^9.648670^" ^10'

(I' m 0.3041.

(�.Ib, ^Blu ^1.2851^li^10"

uln ^0.32383

J 1.35581

(1,lb,/s Blu/h ^4.6161

hp 1.8181&..10"

fI'/h m'/s ^2.581 ^JI^10-s

em'/s 0.lS81

(l' em' 2.8316839^se10'

pi(U.S.) 7.480S2

1.. 28.31684

(1'·>Im Blu 2.71941

·

..IIT 685.29

J 2.8692JI10'

(I'/S i�1{US)/min ^448.83

:�:�� ,ill (U.S.) li' 0.13368

-'n.'

.

231^•

.'

�,rlvil.lion.1cons!>nl N·ml/ks' ^6.673^JI^10-u ,r.vily.cccieeAlion.nandaed m/s' 9.80665.

h min 60.

s 3600.

• hp Blu/h 2.544.43

kW 0.74624

hp/IOOOsal ^,kW/m' 0.197

in. em 2.,S4.

in.' em' 16.3871

cr, l."10'

(1.lb, ^0.73756

k, Ib 2.20462

kWh BIU )412.1

1. m' _l.)(10-'

Ib k, 0.4S359217.

Ib/(I' k&lm' 16.01&

&lem' O.OIGOI&

Ib/lin.' ^N/m' ^6.89473⁾⁽^10'

Ibmol/(I'.h kamol/m'.s 1.3562x10-'

Imol/em'·s 1.3562^"10-'

lighl. speed^o( m/s 2.9979l.Sx10'

m (l 3.280840

in. 39.3701

m' (I' 35.3147

,.1 (U.S.) ^264.17

N dyn 10x 10'

Ib, ^0.22481

N/m' Ib/lin.' ^1.449&^x^10-'

Planckconslanl J•• 6.626196)(10-so

proof (U.s.) percent alcohol�y^volumc ^Ool·

Ion(Ion&) ka ¹⁰¹⁶^..

Ib 2240.

Ion(.horl) ^Ib 2000.

Ion(nlclric) ka 1000.

Ib 2204.6

yd ^(I ^").

m 0.�144.

.

• I

7': ^'.

105

(8)

PROPER'TIES

OF LIQUID

WATER

LM�PIRAN

Thermal ^.

(",pIg)'''

Viscosity'[ JI', conductivity'[ k, Density§

p,

t/lf=

^,

cP Btu/ft-h_oF

lb/fr' JI2

^.

1.794 0.320 62.42

1,410

1.546 0.326 62.43

1,590

1.310 ^. 0.333 62.42

1,810

1.129 0.340 62.37

2,050

0.982 0.346 62.30

2,290

0.862 0.352 62.22

2,530

0.764 0.358 62.11

2,780

0.682 0.362 62.00

3,020

0.559 0.371 61.71

3,530

0.470 0.378 61.38

4,030

0.401

0.384

61.00

4,530

0.347 0.388 60.58

5,020

0.305 0.392 60.13

5,500

0.270 0.394 59.63

5,960

0.242 0396 59.10

6,420

0.218 0.396 58.53

6,830

0.199 0.396 57.94

7,210

0.185 0.396 57.31 ^.

7,510

tional Critical Tables, ^vol. 5, McGraw-Hill Book

Company,

^New York, 1929, p. 10.

idt and W.

Sellschopp,

Forsch. Geb. Inqenieurw., ^3:277

(1932).

m J. H. Keenan and F. G.

Keyes, Thermodynamic

Properties

of

^Steam, ^John

Wiley

^&

v York. 1937.

8

:,'l lOG

(9)

'0""':

'

"

S l ⁼

Dt/Da

S2 ⁼

E/Da

$3

⁼

L/Da

S4 ^='W/D, , a

's5 ⁼

J/Dt S6

^;:

H/Dt

IKK 203/4

LA..'1P I RAN

� '-=��=�:Jj

^_ ^"_ ^_ ^_ ^. ^U^"_

-'=§�I�:J:I.:

^__ ^_ ^, ^_

'�_:�'r-�

^._-:lI",�..t'1JII:-::::.:]-�:.:J:IH:U·^: ^.- ^-:�-:=::=: ^:: ^�_ ^-::I:r ^.

. �

--1--1--1·'· ^o

.-'",-^- ^" - - - - -1

' ,

-- --_.._... o - -

1-1- 0111--I-4-1-I-Ul-H--_-+-t-to-l-H+i

.. - -

- - . -

-�- - -

100 ^1- ^_0_.-,-1- ^It--I---l-

r--_--:._,�,_=._,-,',�-_

.

I�.^__.=-_.='':'.-',' ^__�t=:::::�.: ^I-,-+-^__^-�-J_ "�=I=I= ^.

-

__ --1-;: ^" -=-_-_1=1:-;.:... -:_-:--:�-,-:-1::�:" �-=I==I-='=:^_.-

�^{= :'1':}

-

---. --1-1- __

1-1- ^_

-._ '�'-" t---

1-�"'-i--+-r-t-r-tr-t1�- ^>--^I--t-li'1it--,I--IH-j

11�it---if---!-+�:1+I .:-_-_>--^__^'- :::

�--'��-I-H�+��--r�-�+IIr-_'-+�-H��I_1- ^__^��.^__

l-lHl---1- ^--. --�-+-t-I-H-+ '��_I

'�. ^,- ^'-I-

r-.

10 _---=

__t::;:=-�

--- -- - ....

._--1--- '. - _.

1--^,.' ^-- ^,

1--··, ^- ^"

. .___ ^- 1-.. ---1-1-

'=::::=':::-:',, _�iSesekat

2?�=,�:·r�- .•

A

��_ tanpasesekat

IIIII ^I ^I 1111118

104' o�

I

I,

I I(). 102 103

�e::!otf1p/P

Rajah ^q-Iq. Fungsi ^kuasa <P ^lwn

!

Nne

^bagi ^turbin ⁶

bila�.

m ⁼ (a ^- log

NRe)/b

Jadual Pemalar a dan b.

Fig. ^. ^Line ^(L ^b

9-14 JI 1.0 oJO .0

0-15 'E 1.7 18.0

, ·0-L!'. C ⁽⁾ ^lS.O

n-)5 J) 2. :J 1�.0

Raj^ah^q-15 Fungsⁱ ^kuasa

4>

^lwn ^N bagi propeler ³ ^bilah

Re

(10)

� ... :z;

M <

O P:

ell H

� �

H ...:l

MO/(.'rIO/ Ir. ^II

, , ...

Drown tubing ^Smooth Wrought iron,^steel ^aOOOl5 Galvanized iron 00005 Cost iron 0.00085

Concrete aO/-QOOI

'"

_"

'"

I\..

'"

"-

:'\

""'�

f'I� ^k/O

r.

""".__

0.004\ 0.002\

^- ^0.001,

III

.... , 0.0006

0.0004.>-

\ ^"

' \

"I

s

^\ ^,

I' V , \

" \ \

-

� \

..

Smooth;' ^L;fl'

L

, 0.00001L,..V' _II

- -

" ,

0.000051 \ ,1\'0.0002

"

- '

II

'

�0.�0�/111

0.1

f

0.01

0.001 102

t04 toG

NRe

103 t�

FIGURE ^_

Friction-factor chart.

co ...:.>

�

o

�

• - ,

16'

(11)

ICO,OOO�=t'-_ ri-H-tt -�--ttJI �T'-'

__

'_t±t-F'dj-;-+-+9tR'

t-F�'_

r-i�� rr l-I,

^! ⁱ

n- r !+

^I ^I

I I! +iIC '-F

^I

I-

I

.' I::B,,-

^,

I i I! I I n--I-I i "JH IIII ! I I! I ill

10,000: �� ",�!+�;

^;

f! I I L I l i! 8L=b i! I f-L! ;�=JdW +hll i__-1=:ttl

�ii t �-iia I �' I I�d-llil i i�fUlli Il!1 !-t�

l(

ll�t)

^�

1,000 dd=H_l

ⁱ ^I ^__

f=[Ij-l--L' :, J J!J�:;" I

^I

nJ � I L!

^l-I-.-l.

! ,!!l I,-Wt.---! I

^l_

I !! �-J _1bU I I i ,! [ � H

1-"1 W ^.!

E3±i:1

^_1..1

,,'-=

.__LL

^1.1' ¹

�-

^;

�'Th:

^--II

'-I

I I

1-.1

-.

I"

I ^I

fj,}-'

ⁱ

I�.

ⁱ

'Lli'

� I I � l-lil r'L- I '�tJ-

- I

_JLITI J l-h-.1J-llV_l !! I r--rl_' l

9

¹⁰⁰

d: =U:�j=I=IJ � �rJd:cr-IIR--ijL

^-

�I:!:=l-��Jj--�=kcbk�---+�::,�l--! Lt

tz

^.

-I-I--r 1--'- !I� ��--- ,-H,'-:8. l-ri�--rl--

^II

I--�

� I�,

'

I l I l I I I I

u ^-

l�

�

¹⁰ ^>--; ^I

I! 'H-

ⁱⁱ ^"

�

^" ^"

� l

^. ^SPHERES

,! .! I I

o:: Î Î ',J ^l.' -1-1 Î ^LLIⁱ

m

(.) _I

.!: �

^ill ^--- ^DISKS

"!"i

^I .I

.

I I. II I I I

-

[I

^...

·��l

^�--

CYLiNDERS mr,

-

ffi

I

r I U --''_�1..._�--r>l

^..

LI �

^I

r' II L I! I L

'j

10

I

^I ^I

I,

^I'

I

^,

'�--I=-:£��:, --l----."-..:-"":-.:r=r---·---r.-.:-::---=-..,-'---.-.

• I I ,! ;-r-r�-^0-.... ^. , I , , ...

::-".

1�'!J"-;:;':--=;;'�

--""

1''1---

-

F'Fl 'i"Vn

r ^T ^I ^I

•

H=f-t--u::::=..p:sfW:

I 'I, -�tIi

. '.

-:

11

^I

-

I I ^I ^I j

WU 1111··'-TTi II �-, I I I_j''''-I ii I· I j-I:J1t

0.1 ^' ^, Î Î Î, Î Î Î

I

ⁱ

, II I I I I I I ! I j \i)J'�

0.0001

�

" z (I') <

o p::

� ^I-f

� e,

� <

I-f �

o o o o o o

g�

o

cIij

^,

cg

^...

o o o o

FIGURE ^o

Drag

coefllcicnts for

spheres,

disks, ^and

cylinders. [By

permission

[rom

J.}I. Perry

(ed.),

^Chemical Enqineers' Handbook, ^6th ed.,p. 5-64. Copyright,

©

!9�1,

Mf;(;mw-Ni!{ P.�U?k

{;Q!!!p.f?!!Y:]

.

0.001 0.0: 0.1 1.0 la )00 1,000' 10,000 100,000

1,000,000

DpjJuc

REYNOLDS NUMBER,

Ii.Re,p=

fi-

(12)

"lID