Peperiksaan Semester Kedua

Sidang Akademik 2003 t2004

Februari/Mac 2004

Masa : 3 ja

PPPJJ, Pusat Pengajian Pendidikan Jarak Jauh

Repository@USM

TINIVERSITI SAINS MALAYSIAPeperiksaan Semester KeduaSidang Akademik 2003 t2004Februari /Mac2004JNK 303/4 - Termodinamik Gunaan & pemindahan HabaMasa : 3 jamARAHAN KEPSila pastikan bahawa kertas soalan ini mengandungi TUJUH (n mukasurat dan TUJUH (7)soalan yang bercetak seberum anda memutatan p"ieriTGn.sila jawab LrMA ($ soalan sahaja. c?1:r mestilah menjawab mana-mana TrGA (3) soalandari bahagian A dan mana-manu nua (zt soaran aurrpuJi cuilg'i'ui;-"*"* t,calon boleh menjawab semua soalan dalam Bahasa Malaysia atau Bahasa Inggeris.Setiap soalan mestilah dimulakan pada mukasurat yang baru.Serahkan KESELURUHAN soalan da1 jawapan kertas peperiksaan ini kepada KetuaPengawas di akhir sidang peperiksaan. Peiajar y";g-;;;l berbuat demikian akan diambiltindakan disiplin.KETUA PENGAWAS : Sila pungut :(a) KESELURUHAN kertas soalan ini (tanpa di99r{1an,!nan"a-mana muka surat)dan mana-mana kertas soalal pip.ri*uan ini .yapg.. berrebihan untukdikembal ikan kep ada B ahagi an r.p.ritr u^nn, na utinFtiiF.n"" i_,s rra.Peringatan:1' sila pastikan bahawa anda telah menuris angka g'iran dengan betul.935...2/-IJNK 303t41Tuliskan persamaan kekonduksian haba fana umum dalam bentukpembezaan dalam koordinat Kartesian bagi sistem pegun, kenalpastisetiap sebutan di dalam persamaan tersebut.Write down the general transient heat conduction equation in dffirentialformin Cartesian Coordinates for a Stationery System, Identify each of the terms inthe equation.(50 markah)Pertimbangkan sebuah tingkap dua panel berketinggian 0.8 m dan lebar1.5 m mengandungi dua lapisan gelas berketebalan 4 mm(k = 0.78 wmK ) dan dipisahkan oleh ruang udara genang dengan lebarL0 mm (k=0.026 wmK). Tentukan kadar pemindahan haba keadaanmantap melalui tingkap dua panel tersebut dan suhu permukaandalaman bagi sehari dengan suhu bilik dikekatkan pada 200 c dan suhuluaran ialah -10'C. Ambil nilai pekali pemindahan haba perolakan bagipermukaan dalaman 10 wm'K dan permukaan luaran ialah 40 wm2Kdan termasuk kesan sinaran. Lakarkan profil suhu.Consider a 0.8 m high and 1.5 m wide double panel window consisting of two4 mm thick layer of glass & : 0.78 wmK) separated by a I0 mm widestagnant air space (k: 0.026 WmK). Determine the steady state rate of heattransfer through this double-panel window and the temperature of the innersurface fo, o day during which the room is maintained at 20"C while thetemperature of the outside air is -10"C. Take convective heat transfercoefficient on the inner sudace as I0 Wm2K and on the outside surfaci as40 Wm'K, which include the effects of radiation. Sketch the temperatureprofile.(50 markah)sebuah sirip aluminium (k = 200 wmK) berketebalan 3.00 mm danpanjang 7.5 cm dipanjangkan dari dinding. Tapak ditetapkan pada300" C dan suhu persekitaran ialah 50' C dengan h = l0 Wm2K.Kirakan kehilangan haba dari sirip per satu unit kedalamanan bahan.An aluminium fin (k : 200 wmK) 3.00 mm thick and 7.5 cm long extendsfrom a wall. The base is maintained at 300"C and the ambient temperature is50"c with h : I0 wm2K. calculate the heat loss from the fin pei unit depthof material.(40 markah)1Bahagian A.51. [a]s2,Ibllal936...3/--3- IJNK 303t41tbl Pertimbangkan pemindahan haba kekonduksian bagi prat segiempatsama yang ditunjukkan di daram \ajah s2rbr. Kiiatan ,urr"u p"o"nod-nod 1, 2, 3-dan 4 bagi keadaan-kuua""n f"ng diberikan. Kirakanaliran haba dari permukaan atas di bawah teaoaan aliran .uotup ;it ukekonduksian terma bagi bahan ialah 10 WmK.consider the conduction heat transfer in the squore prate shown inFigure Q2tbl. Calculate the temperature at the nodls l, z, S ori'iyo, tl*given conditions. carcurate heat.Jtowfrom the np rur7o":" unde, steaiy snt"conditions if the thermar conductivrry i|tlr" materiar is I0 wmK.1AyJILyroo"cJiAyJ100"clclLY = Ly =lmRajah S2[b]Figure Q2tbl(40 markah)Takrilkan nombor Biot dan terangkan kepentingannya.Define 'Biot Number' and explain its significance.(20 markah)Tuliskan persamaan-persamaan rapisan sempadan bagi kes bendaliryang mengalir di atas permukaan satah panas. -Tuliskan i;;;keadaan-keadaan sempadan.write down the boundau r_ayer equationsfor the case of aJluidflowing over ahot plane surface. Write down tli tounairy conditioni.(40 markah)udara pada270c lil I 1lT Tungalir disepanjang plat pada haraju 2 mrs.suhu plat ialah 600c. Kirakan haba_yang aipioi.rrr.an dari plat jikapaniang plat ialah 19..T bagi lebar t m ptat. Kelikatan udara pada43.5uc iarah r.g5 * l0o kg/mJ aan ilet<ondusian terma bagi udara ialah0'0275 wmK dan^ keber"sapan terma udara iarah 17.36 x r0-r0 m2ls.Nombor Prandtl = 0.7.s3. lallbl100"c<- Ax--+<- Ar_+ <_ Ai;r_-_->93',7...4/-laIs4._4_ IJNK 3o3t4lAir at 27"C and I atm flows along a plate at a velocity of 2 m/s. platetemperature is 60"C. Calculate the heat transferred from the plate tf thelength of the plate is 40 cm for a I m width of plate. The viscosity of the air at43.5"c is l.B5 x l0-' kg/ms and the thermal conductivity of the airis 0.0275 wmK and thermal dffisivity of the air is : 17.36 x 10'10 m2/sPrandtl number : 0.7.(60 markah)Sebuah paip stim mengufuk, bertekanan tinggi dengan diameter luaran0.1 m melintasi melalui sebuah bilik besar berada pada suhu dinding danudara 230c. suhu permukaan luaran paip ialah l6s0c - d"nkebolehpancaran udara e : 0.85. Anggarkan kehilangan habakeseluruhan dari paip per unit panjang. Apakah sumbangan peratusanpemindahan haba sinaran kepada pemindahan haba keseluruhan ?Sifat - sifat udara pada T1 = 367"K ialah :k=0.0313 WmK, v =22.8x104 m2 I s a, =32.8x10{ mt I sPr =0.697 F =2.725x10-3.I(-trIINote Nu, = 10.60+t0.387 Rartt6['.(+r)''f''A horizontal, high pressure steam pipe of 0.1 m outside diameter passesthrough a large room whose wall and air temperatures are 23oc. The pipehas an outside sudace temperature of 165'C and air emissivity of e:0.85.Estimate the total heat loss from the pipe per unit length. Wat is thepercentage contribution of radiation heat transfer to the total heat transfer?The properties of air at T7: 367"K are :k: 0.0313 WmK, v =22.8x10-6 m2 ls a =32.8x10a m' lsPr = 0.697 F = 2.725 xI0-3 K-liNote Nuo = 1o uo. 0.387 Raott6- .-8/| , * 1o.sss \r, l"'L \Pr ) )(50 markah)938IJNK 303/41Water at the rate of 6B kg / min is heatedfrom 35 to 75"C by an oil having aare assumed to flow in a counter flow-5-lbl Air yang mengalir pada kadar 68 kg/min dipanaskan dari 35 ke 750C olehminyak dengan haba tentu L.9 kJ/kgK. Bendalir-bendalir diandaikanmengalir di dalam penukar haba dua paip aliran berlawanan. Minyakmemasuki penukar haba pada l10r,c dan keluar pada 250c. pekalipemindahan haba keseluruhan ialah 320 Wtm2K. Kirakan keluasanpenukar-haba. Haba tentu air ialah 4.1S kJ/kgK. Kirakan juga nomborunit pindah (NTID dan keberkesanan penukar haba.specific heat of t n# The ftuidsBahagian BSs. [a]s6.tbldouble pipe heat exchanger. oil enters the heat exchanger at llT"c andIeaves at 75'C. The overall heat transfer cofficient is 320-Wm2K. Calculartethe heat-exchanger area. specific heat ofwater is 4.lg kl/kgK. Also calculatethe number of transfer units (NTU) and the effectiviness of the heatexchanger.(50 markah)Terangkan dengan bantuan contoh-contoh yang sesuai percampuranadiabatik bagi gas-gas nyata.Explain with the help of suitable example the adiabatic mixing of real gases.(30 markah)Satu campuran metana (cHa) dan oksigen disediakan di dalam kadaran9 5q \"_qf? 1 kg di daram bekas berkapasiti 0.5 m3. Jika suhu campuranialah 25"C, kirakan bagi campuran :(i) jisim molar(iD pemalar gas sifat, dan(iii) Tekanan bagi bekas jika suhu campuran dinaikkan ke 500c.A mixture of methane Qry and oxygen is to be prepared in the proportion of6 kg to 4 kg in a vessel of 0.5 mr capacity. If thi temperature of the-mrxture is25oC, calculatefor the mixture :(, The molar mass.(i, The characteristic gas constant, and(ii, The pressure in the vessel if the temperature of the mixture is raised to50"c.(70 markah)Terangkan fenomena penguraian di dalam proses pembakaran.Explain the phenomena of dissociation in a combustion process.(40 markah)lal939...6/-IJNK 303/4]Metanao crr4 dibakar dengan udara kering. Analisa molar bagihasil-hasil pembakaran pada asas kering ialah seperti berikut :-6-tblCOzcoOzN,COzCOOzNzl00h0.503.00h86.50Kirakan nisbah udara-bahanapi pada(i) asas molar, dan(iD asasjisimMethane, CHt. is burnt with dry air. The molar analysis of the products on adry basis is as follows :r0%0.s%s.0%86.5%lals7.Determine the air-fuel ratio on a(, Molar basis, and(it) Mass basis(60 markah)Lukiskan gambarajah p-v bagi pemampat udara salingan tindakantunggal dua peringkat. Terbitakan ungkapan bagi tekanan perantaraanunggul bagi pemampat berkenaan apabila pedinginanan antara-antaraperingkat adalah sempurna.Draw the p-v diagram .for o single acting two-stage reciprocating aircompressor. Derive the expression for the ideal intermediate pressuie forsuch a compressor when the inter-cooling between the stages ts perfect.(40 markah)940-iltbl_7_ [JNK 303/4]sebuah - pemampat tindakan tunggar perlu menghantar udara pada70 bar dari tekanan masukan 1 bai, pada kajrar z.io,rl,nin v""g aiilr.",pada keadaan udara bebas r.013 baidan rs'c. pemampatan dilakukandi 9lur dua peringkat dengan tekanan perantaraan unggul danpendinginan-antara lengkap. Isipadu kelegaan ialah 4o/o da;iisip;J;tersapu di dalam setiap selinder dan hataju pemampat iarah800 pusingan/minit. rndeks-indeks pemampatan dan pengembangansemula ialah 1.3 bagi kedua-dua selinder dai suhu paaa afiri. hj;;tmasukan iatah 350c. Kecekapan mekanikal bagi purrr"-put ialah gsyo.Kirakan:(i)(ir)(iir)(iv)(v)tekanan perantaraan unggulkuasa tertunjuk yang diperlukanpenjimatan kuasa berbanding dengan mampatan peringkat tunggalpada tekanan-tekanan yang samakuasa keluaran bagi motor pemanduanisipadu tersapu selinder bertekanan rendah.A yngle acting compressor is required to deliver air at 70 bar from aninduction pressure of I bar, at thi rate of 2.5 *3/mi, measured at free airconditions of 1.013 bar and 15"c. The-compression is carried out in twostages with an ideal infrmeliate pressure aid complete inter_cooling. Theclearance volume is^4% of the-swept volume in eaeh cylinder and thecompressor speed is 800 rev/min The index of compression and re-expansionis I--3 for both cylilderl y!_the temperatures at the end of the riduunnstrg\1 n each cylinder is 35'c. The mechanical efficiency of the compressoris 85%. Calculate :(, The ideal intermediate pressure.(it) The indicated power required.(iit) The saving tn power over single stage compression between the samepressures.(iv) The required power output of the drive motor.(v) The swept volume of low pressure cylinder.(60 markah)-ooo0Oooo-I4l_942

JNK 303/4 - Termodinamik Gunaan Dan Pemindahan Haba - Februari - Mac 2004

http://eprints.usm.my/27464/1/JNK303%2D4_%2D_TERMODINAMIK_GUNAAN_DAN_PEMINDAHAN_HABA_%2D_FEB%2DMAC_2004Pri.pdf

JNK 303/4 - Termodinamik Gunaan Dan Pemindahan Haba - Februari - Mac 2004

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Repository@USM