T'NIVERSXTI SAINS ITILIYSIA Peperiksaan Semester Kedua
Sidang Akadernik 1992/93
April 1993
IfK 203/l - OPERASI ITXIT I
Masa : [3 jarr]
Sila pastikan bahawa kertas soalan ini mengandungi LAPAN (8)
(termasuk lanpiran) rnukasurat yang bercetak sebelum anda rnemulakan peperiksaan ini.
Jawab Sll{UA soalan. Semua soalan mesti dijawab di dalam Bahasa Ma1aysia,
Nota: SiIa aturkan jawapan anda nengikut susunan pilihan, berdasarkan anggapan anda yang manakah paling tepat jawapannya. Susunan markah bagi soalan 1, 2, 3 dan 4, masing-masing 40, 30, 20 dan 10.
'111 .L
rKK 203/4
1.
satu rerambut (capirlary) kecir bergaris rentas bahagian daram 2-22x
10-3 m dan panjangnya 0.317n
digunakanuntuk mengukur kadar
aliran cecair
berketumpatan 97skg/rn3 dan
berkeLikatan 1.13 x
1O-3 pa.S.
Bacaan kejatuhan tekanan pada rerambut apabira adaaliran
iarah 0.0655 mair
(keturapatanair =
996 kglm3).(a)
NR"
(d) Kalau bendalir diganti kejatuhan tekanan yanlt Hagen-Poiseville untuk
D iber i
dengan gas Methana
dialani. Gunakan
anggaran kejatuhan
jika pembetulan
tetapi
diketahui\/
s,
berapakahDiberi
bahawaberapakah persamaan tekanan.
Berapakah kadar aliran dalam m3/s kesan penghujung boleh diabaikan.
Pastikan jenis aliran yang berlaku.
Untuk suasana dan sistem yang sama
bahawa halaju aliran ialah Z.Zs
kejatuhan tekanan yang dialani.
faktor geseran f.
16
(b) (c)
lt = 15 Molekular wt kq
kg no1 T : 25oc Suhu absolute
R= 8314.3
kg nol
Gas yang digunakan ialah udara.
2.
rKK 2O3 | 4
(a) Air disinpan di dalam takungan terletak di tenpat yang t,inggi. Untuk menjanakan tenaga, air dialir- kan darl- takungan nelalui bebuluh besar kepada satu
turbin dan selepas itu nelalui bebuluh yang serupa saiznya. Pada satu titek bebuluh 89.5 n di at'as turbin, meter tekanan menunjukkan t72.4 kPa dan pada takat 5 m di bawah turbin tekanannya ialah 89.6 kPa. Kadar aliran air ialah 0.8 m3/s- Kuasa keluaran dari aci turbin ialah 558 kw.
Ketumpatan air ialah looo kglrn3. Kalaulah efisien- si turbin dalam menukar tenaga rnekanik dari benda-
lir ke aci turbin ialah lt = 0.89. Kirakan berapa- kah kehilangan geseran di dalam turbin dalarn J/Kq.
Anbil perhatian bahawa di dalam persamaan imbangan tenaga mekanik bahawa W, adalah sama dengan kuasa
keluaran aci turbin dibahagi dengan nt.
(b) Katakan sebahagian kuasa keluaran aci turbin digunakan untuk mengepam air dari takungan yanlt terbuka pada kadar 2.O kgls dan suhu looC ke satu tangki sirnpanan terbuka yang jauhnya 1500 m. Jika paip yang digunakan ialah 3 t/2tt jadual 40, dan junlah kehilangan lteseran iaLah 625 J /kg dan permu- kaan air takungan ialah 2o rn di atas paras tangki simpanan. Berapakah jurnlah kuasa dari keluaran aci turbin yang akan digunakan kalau efisiensi pam ialah o.75.
,113
3.
IKK 2O314
(a) Satu tangki berukuran garis rentas I-25 m dan tingginya 1.85 rn diisi dengan susu getah ke tahap
1.25 m berkeLikatan 10 Poise dan berketumpatan 754
kg/rn3. Tangki yang digunakan tidak bersesekat.
Sejenis kipas tiga-bilah berukuran rentas 0.3 m dipasangkan di dalam tangki 0.3 m daripada dasar.
Kiranya kuasa motor yang sedia ada ialah 10 hp.
Pastikan adakah kuasa motor ini mencukupi untuk
mengaduk pada kecepatan 1000 revolusi/rnin. Nisbah pic ialah 1:1 (PIc sama dengan garis rentas).
(b) Katakan, cecair di dalarrn tangki ditukar dengan cecair berkelikatan 1 Poise dan berketunpatan yang sama, berapakah kelajuan maxima pengaduk bol'eh digunakan untuk mencampur di dalam tangki yang
sama.
rKK 2O3/4
One otm.
prcSsure One otm
pressure
___o___
Takungan
alr6l "F
L, =80a1
? L. =20'
l*---t---i
Paras
tangkl
alrsentl malar
''1.0.=6.065' Io.=2:067'\
fleferencc plone
4. Berapakah kos per jam yang diperlukan untuk pan di dalam gambarajah di atas beroperasi jika efisiensi pam ialah 45 peratus dan kos tenaga elektrik ialah 22 sen per kWhr. Kadar aliran ditetapkan sebanyak 150 gal/nin
(0.567 rn3/nin). Paip diperbuat dari besi keluli
(stee1) .
'tra.
t
H; I
Pump j I
=?.067i' I
I
, =5o'----)
t0'
I I I I
Diberi
ketumpatan
air
0 61oF kelikatanair
g 61of62.3 lb/ft3 I.Lz cP
7.526 x 1O-4 -;;;1b
7.48 gal 1ft3
1kw = 738
Boleh dijawab dalam SI atau English units.
ooooooooooOOOOOOoooooooooooooo
115
A'
3 5A'
!-t
o{
I I
-+"I I I
FiF}[Eglil
s E.a5afi
f ,. 3i
;of)
=Ei.
to14
c?'
g
\OLrFtt)r-55r .|
;. .-! 3
c!O\r^l\,O\O\1,
xxxxxxxxx
atsFF-FFTFF C
qqqqqgqqq I -t^:^:..""3i
ooo Ja
€9J€ o
XXX '
F-t I
",cq
uur :.i
!o
?
't
--_|---
I
--i---
I
e-f; ooP o a
t;'
oos>
ooo
es8
oooooo
r N)lJt.
9.o
oo oo oo
tr
C ao
luI
lltt
ll t I
ttt t
Q:t oo
Erc
(D
Fanning friction factor,
I
t\, 9,) 60
ob?
t, O u|gi @ *
n r-, ohoo obP
r 3o o 9
r.|
(r,
$ t!
g\
o
L,
5
tl (tr
@
L,
5
r
o
hr i,
$ t^
o o ct5
Ft!
!'g o1
5tr 3q
(D .:1
F?
ll
a
i$
E'<
t
e
j''*
s3
qil .rF-,\-t\- XB:
'.6='
(t,
<SR!F€.
Fe
rn$eI
Eel. Fr
irr\o.
q,>
\_o\\'o
s9 3{
str
IF
tl
*ls
E-Oo\
l-{X
x
t\,c)
tt
.A h)
t.,
s
(,r g\
Friction Lossfor'f urbulent Flow Through Values and Fittings
. rxK 2a3/4
Type of Fitting or Value
Frictional Loss, Number of Velocity
Heads, K,
f'rictional Loss, Equivalent Lengrh of
Straight Pipe in Pipe Diameters, LJD Elbow, 45o
Elbow, 90o
Tee
:Return bend Coupling Union Gate valve
Wide open
Half open Globe valve
Wide open
Half open
Angle valve, wide open Check valve
Ball Swing
0.3s
0.7 5.
I r.5 0.04 0.04
0.17 4.5
6.0 9.5 2.0
I
225
300 475 r00
3500 r00
l7
35 50 75 2 2
70.0 2.0
Water meter,
disk 7.0
350:
Friction Lossfor Laminar Flow Through Valuesand Fittings ( Kt
1 '
T ype of Fitting or
Y alve
Frictionar Losq
y;#i;: ;{"I;'::itv
Heads' K'
50 t00 200 4?0 1000 Turbulent
Elbow. 90o
Tee
Globe valve Check valve,
swing
l7
9 28 55
7 4.8 22
l7
2.5 3.0
r7
9
r.2 2.0
t4
5.8
0.85
0.751.4
1.010
6,03.2 2,4
J18
7
$z
?8 eg
fl -
?llca
:i! i
a 1ii}
E* '* e,F
;
Iqe let
*d*ri'F .*;h;gz
!T5bH;
IIIItt?
88S88{
& (I
(I
t:
.!
! Eo
U s
I 'E.:
>r
Io t)
EI0 g
E
,g a6l
FJ
Oal
ca
<
O)tr {{v
8y
ACI
:F
hF3g
.C -.;
l& iltllr.
ta.
55
o,o5=
.Et E ,q tl
FI
F'$gu{
6rr ll il ll € ll ll .q s ^*)
EEssli
IF
tsI
b
OJH\O rr
I
-gq
9tt=|H
rrOuQ 6O
=[lo .:
10
o .tl
o:, rcl
ll
J.;,0 E Jto
tl
z,F {
.E
efiEE
t
H"lHE-;c?
I=**
nrKj d;5
t s::iissi
f igE {$f,i
'i: .E : E &:.d t
:5FiFg€gs
6til[ilil[trI
!
aaaa€€€€It
g.lsq.
8i5aL".ooc>rta€
-dt5
",;f
FFFHe99ci
rr n n,j'
t"t :.
i
rrr=
t
55.E-g
ssss
E+
n
3E- i€Eg9ttT
gg3-
Sf;EE
- x x*
c.itrX:
R.E ilg€F 5.\
; T;i,
;{AJ
N s
'5aH 3E
3*i=I rr l5-
9cd_ r3 fi
i. Tru *f
$?t.< g*ilE* te 3ig
g-E-<$5b >ex
b! "aEE I
xxExx-i l-.{ f
55f;5F$ ig€ r IIgI{F aE."asE siAi s +f? f ;
I .- ,;{i,r I i :, d.
+....JJ;:4I.*
€
I,.5
,&
1., :': J.,
' i. '..i
-. ,(.
aI E=Ei .!
'Y"O
?ozE
be
^n-ilE'
t'.
tr-o *#e '=bt^;
5
5eI i
xl F* ;
aSizE
-- .- 6t N
F*"." 3
u
g,g
FfF;x
;. nr?C; asfqa-
Cutsi E
5a F
-.1 -tr*6q q .rqE
=-:?vic.|
555f;;
Slrna
o--- a0
i **9r
a tt1 (A V) .=
e5554
cs5r13
+YFgSfi
:idddt
cI
elo Odn!'Qg
'E o. -o* &
E
CJEFe
tl F€E -J
a 6106
I Ct .eor
95.l-
ll
5 E
gE; so 6 i
t[16l-e .d !i^' s.Eos ;'i c= ? € !rE
;; s
UEXe.or$€
$"'? ? t*ii$i
!u**€
tiFc 3tt
i€lf !-<EE - r gg.*,588 ri?€g-
E E$$S* ?T?6
E5FE_x
I I srsrs,d
{i:
Y rcOr
