रसायन इंजीनियरिंग संबंधी प्रमाणन परीक्षा संबंधी जानकारी – भाग 1: तरल पदार्थों का प्रवाह, तरल पदार्थों को परिवहन करने हेतु उपयोग में आने वाली
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इस पोस्ट को अंतिम बार zhanghp30 द्वारा 2018-10-19 23:15 पर संपादित किया गया।1. व्यावसायिक ज्ञान:
(1) द्रव-स्थैतिक दबाव, सम-दबाव सतहों से संबंधित ज्ञान: तियानजिन विश्वविद्यालय की “रसायन इंजीनियरिंग के सिद्धांत” (भाग 1) के पहले अध्याय, एवं पेट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग डिज़ाइन सोसाइटी की संबंधित सामग्री देखें। ऐसे प्रश्नों में बहुविकल्पीय प्रश्न पूछे जाने की संभावना है; अतः अवधारणाओं को सही ढंग से समझना आवश्यक है। (2) तरल पदार्थों का घनत्व निकालना: गैसों से संबंधित यह प्रश्न आसानी से पूछा जाता है; p = PM/RT। या फिर मानक परिस्थितियों के आधार पर भी इसकी गणना की जा सकती है – p = M*T0*P/22.4*T*P0। ऐसे प्रश्न अक्सर ही पूछे जाते हैं। ； (3) कुल स्थितिज ऊर्जा/यांत्रिक ऊर्जा की अवधारणा: स्थितिज ऊर्जा एवं दबाव-ऊर्जा का योग ही कुल स्थितिज ऊर्जा है। ； गतिज ऊर्जा एवं कुल स्थितिज ऊर्जा का योग ही यांत्रिक ऊर्जा है। ； (4) पिटोट्रॉप, छिद्र-प्लेट फ्लो मीटर, रोटरी फ्लो मीटर: इनकी विशेषताओं पर ध्यान दें; अक्सर बहुविकल्पीय प्रश्न पूछे जाते हैं। ； (5) घर्षण गुणांक, रेनॉल्ड्स संख्या एवं सापेक्ष खुरदरापन से संबंधित आलेख: तियानजिन विश्वविद्यालय, रसायन इंजीनियरिंग के सिद्धांत (भाग 1, पृष्ठ 53–54)। विभिन्न क्षेत्रों की विशेषताओं पर ध्यान दें; अक्सर बहुविकल्पीय प्रश्न पूछे जाते हैं। ； (6) प्रतिरोध हानि: इसमें सीधी नलियों में होने वाला प्रतिरोध एवं स्थानीय स्तर पर होने वाला प्रतिरोध दोनों शामिल हैं। सीधी नली में प्रतिरोध, वह प्रतिरोध है जो तरल पदार्थ के सीधी नली से बहने के दौरान उत्पन्न होता है। यह आंतरिक चिपचिपाहट के कारण ऊर्जा के नुकसान के कारण होता है, एवं यह कुल स्थितिज ऊर्जा में कमी के रूप में प्रकट होता है। ； स्थानीय प्रतिरोध, वह प्रतिरोध है जो तरल पदार्थ के पाइपों, वाल्वों, एवं पाइपों के अन्य हिस्सों से होकर गुजरने के दौरान, वहाँ के अचानक होने वाले आकार-परिवर्तनों के कारण उत्पन्न होता है। सीधी पाइपलाइनों में प्रतिरोध-हानि समान रूप से वितरित होती है, जबकि स्थानीय प्रतिरोध-हानि पाइपों एवं वाल्वों के स्थानों पर ही केंद्रित रहती है। अक्सर बहुविकल्पीय प्रश्न पूछे जाते हैं, इस पर ध्यान दें! (7) प्रतिरोध गुणांक में अचानक वृद्धि/कमी: यदि अचानक वृद्धि होती है, तो इसका मान 1.0 होगा। ； मान को 0.5 रखें। ध्यान दें कि यह बिंदु अक्सर जलयांत्रिकी संबंधी गणनाओं में आता है; प्रश्नों में इस बारे में जानकारी नहीं दी जाती। यही कारण है कि वर्षों से इस कारण ही गलतियाँ होती रही हैं। चूँकि परीक्षा में ऐसी गणनाएँ बहुत होती हैं, इसलिए इस बिंदु को नजरअंदाज करने से कई गलतियाँ हो सकती हैं… इसे अवश्य ही गंभीरता से लें! (8) समतुल्य व्यास की गणना: d = 4R, जहाँ R = A/PAI। समतुल्य व्यास, जल-यांत्रिकीय त्रिज्या का 4 गुना होता है। जल-यांत्रिकीय त्रिज्या, प्रवाह-क्षेत्रफल को उसकी सतह-परिधि से विभाजित करके प्राप्त की जाती है। विभिन्न आकृतियों (वर्गाकार, वृत्ताकार आदि) में जल-यांत्रिकीय त्रिज्या की गणना करने के तरीके अलग-अलग होते हैं। ； (9) सीरीज़-पैरалल पाइपलाइनों की गणना: इसमें प्रवाह दर एवं प्रतिरोध की गणना शामिल है। विशेष रूप से, पैरलल पाइपलाइनों में प्रतिरोध की गणना की विधि पर ध्यान देना आवश्यक है; ऐसे प्रश्न अक्सर पूछे जाते हैं। ； (10) सेंट्रीफ्यूज पंप की विशेषताओं संबंधी वक्र, अनुपात नियम, कटिंग नियम – इन्हें अवश्य ही समझना आवश्यक है! (11) सेंट्रीफ्यूगल पंप की स्थापना हेतु आवश्यक ऊँचाई की गणना:
(a) अनुमेय वैक्यूम स्तर के आधार पर गणना की जाती है:
Hg = Hs’ – u²/2g – Zf,
जहाँ Hs’ = Pa – P1/pg है।
आमतौर पर 20°C पर Hs का मान दिया जाता है; Hs’ की गणना हेतु, Hs एवं Hs’ संबंधी सूत्रों का उपयोग किया जाता है। इन दोनों सूत्रों को घटाकर Hs’ प्राप्त किया जा सकता है। यह विषय अक्सर परीक्षा में पूछा जाता है! (ख) वाष्पीकरण-अवशेष मान से गणना: Hg = (P0 – Pv) / pg – NPSHa – Zf। कृपया ध्यान दें कि NPSHa, प्रभावी वाष्पीकरण-अवशेष मान है; इसका मान प्रक्रिया-प्रणाली की जल-यांत्रिकीय गणनाओं के आधार पर ही निर्धारित किया जाता है! आम तौर पर यह मान 1.2 से 1.3 NPSHr होता है। NPSHr, निर्माता द्वारा निर्धारित आवश्यक वाष्पीकरण अवशेष मान है! आम तौर पर, यदि प्रश्न में दी गई स्थिति “संतृप्त अवस्था” या “उबलने की अवस्था” है, तो P0 = Pv होता है। ऐसी स्थिति में Hg = -NPSHa – Zf होता है। यदि यह प्रणाली “उल्टी धारा वाली” है, तो वास्तविक स्थापना ऊँचाई को और थोड़ा कम करना होगा (0.5 मीटर)। यदि यह “आकर्षण वाली प्रणाली” है, तो भी ऊँचाई को 0.5 मीटर कम करना होगा। प्रश्न में दी गई शर्तों पर ध्यान दें, एवं आवश्यकतानुसार उचित समायोजन करें! यह परीक्षा-संबंधी मुद्दा, हर वर्ष की परीक्षाओं में महत्वप (12) सेंट्रीफ्यूगल पंप की शक्ति की गणना:
Pe = P × H (दक्षता),
Pe = p × g × He × Qv,
Pe = QH / 10²H ； इसे “सफ़ेद प्रयास समीकरण” के द्वारा ही ज्ञात किया गया है। ； दबाव-हेड की अवधारणा पर ध्यान दें। ； (13) घनत्व एवं चिपचिपाहट का प्रवाह-दर, दबाव, धुरी-शक्ति एवं दक्षता पर प्रभाव: सेंट्रीफ्यूज पंप में दबाव, प्रवाह-दर एवं दक्षता घनत्व से प्रभावित नहीं होते; जबकि धुरी-शक्ति घनत्व के अनुसार बदलती रहती है (Pe = QHp/10²H)। यदि तरल पदार्थ की चिपचिपाहट बढ़ जाती है, तो प्रवाह-दर, दबाव एवं दक्षता कम हो जाते हैं, जबकि धुरी-शक्ति बढ़ जाती है। इस बिंदु को जरूर याद रखें, क्योंकि यहाँ बहुविकल्पीय प्रश्न पू (14) पाइपलाइनों एवं पंपों के गुणधर्म/सेंट्रीफ्यूज पंपों का सीरीज एवं समानांतर संयोजन: दो समान मॉडल वाले सेंट्रीफ्यूज पंपों को सीरीज में जोड़ने पर, प्रवाह दर एकल पंप की तुलना में अधिक होती है; लेकिन दबाव एकल पंप के 2 गुना से कम होता है। ； समानांतर संरचना में दबाव बढ़ जाता है, लेकिन प्रवाह दर, एकल इकाई की दर के 2 गुना से कम होती है। आम तौर पर, कम प्रतिरोध वाली प्रणालियों में समानांतर संरचना बेहतर होती है, जबकि उच्च प्रतिरोध वाली प्रणालियों में श्रृंखलाबद्ध संरचना बेहतर होती है। कृपया बहुविकल ； पाइपलाइन का वक्र एवं पंप के वक्र का केंद्र, सेंट्रीफ्यूगल पंप के कार्य-बिंदु को दर्शाता है। इस स्थिति में Q = Qe; H = He होता है। समानांतर संयोजन में He = H, Qe = Q/2 होता है; जबकि श्रृंखलाबद्ध संयोजन में Qe = Q, He = 2H होता है। यह विषय अक्सर प्रश्नों में आता है! इसे जरूर सीखें! (15) आन-एंड-ऑफ पंप (पॉजिटिव डिस्प्लेसमेंट पंप): दबाव, पाइपलाइन की वहन क्षमता पर निर्भर होता है; इसका संबंध पंप के आयामों से नहीं होता। विसर्जन क्षमता, पंप के ज्यामितीय आकार एवं पिस्टन की गति से संबंधित है; यह दबाव एवं पाइपलाइनों की स्थिति से संबंधित नहीं है। ； समायोजन विधि: बायपास समायोजन ； पिस्टन की गति एवं आगे-पीछे जाने की संख्या में परिवर्तन करें। विभिन्न प्रकार के पॉजिटिव डिस्प्लेसमेंट पंपों (जैसे गियर पंप, स्क्रू पंप आदि) के उपयोग के अनुकूल क्षेत्रों एवं दबाव-संबंधी गणना विधियों पर ध्यान देना आवश्यक है। विशेष रूप से, ध्यान रखें कि स्क्रू पंपों के लिए “व्हाइटहेड समीकरण” लागू नहीं होता! (16) सेंट्रीफ्यूगल फैन: N = Ht × Q / 1000H, जहाँ Ht वायु-दबाव है। Ht = (p2 – p1) + p × u²/2। ध्यान दें कि फैन का चयन आमतौर पर 20°C के मानों के आधार पर किया जाता है; अतः Ht = Ht’ × 1.2/p’। यहाँ Ht’ एवं p’ वास्तविक परिस्थितियों में वायु-दबाव एवं घनत्व हैं। 【परीक्षा संबंधी प्रश्न】
1. यदि किसी वृत्ताकार पाइप में पानी स्थिर गति से प्रवाहित हो रहा है, एवं पानी का द्रव-प्रवाह-दर स्थिर रहता है, तो गर्मियों में एवं सर्दियों में Re मान में क्या परिवर्तन होगा?
A. बढ़ जाएगा
B. घट जाएगा
C. स्थिर रहेगा
D. निर्धारित नहीं किया जा सकता
2. छोटे वांग ने सेंट्रीफ्यूज पंप की विशेषताओं को जाँचने हेतु प्रयोग किया। उसने पाया कि पंप शुरू होने के बाद आउटलेट पाइप से पानी नहीं निकल रहा है, एवं पंप के इनलेट पर वैक्यूम-मापक यंत्र में बहुत अधिक वैक्यूम दर्ज हो रहा है। वह इसका कारण नहीं समझ पाया, इसलिए उसने अपने समूह के ही प्रतिभाशाली साथी छोटे ली से मदद माँगी। छोटे ली ने ही इस समस्या का कारण जानकर उसे दूर किया। अब, जब आप एक पंजीकृत रसायन इंजीनियर बनने वाले हैं, तो क्या आप इस समस्या का कारण जान सकते हैं? ए. पानी का तापमान अधिक है।
बी. इनलेट पाइप बंद है।
सी. वैक्यूम मीटर क्षतिग्रस्त है।
डी. आउटलेट पाइप बंद है।
3. सेंट्रीफ्यूगल पंपों के सीरीज/पैरалल संचालन के बारे में, निम्नलिखित कथनों में से कौन-सा गलत है?
ए. दो समान पंपों को पैरалल में जोड़ने पर, पाइपलाइन में प्रवाह बढ़ जाता है; लेकिन तरल पदार्थ का प्रतिरोध भी बढ़ जाता है।
बी. दो समान पंपों को सीरीज में जोड़ने पर, प्रत्येक पंप अधिक प्रवाह एवं कम दबाव की स्थिति में काम करता है।
सी. जब तरल पदार्थ का स्तर बहुत बदल जाता है, तो दबाव के आधार पर दो या अधिक पंपों को सीरीज में जोड़ा जा सकता है।
डी. पैरалल में जुड़ने वाले पंपों की संख्या जितनी अधिक होगी, प्रवाह उतना ही अधिक होगा।
4. सेंट्रीफ्यूगल पंपों में वाष्पीकरण को रोकने हेतु, निम्नलिखित में से कौन-सा उपाय गलत है?
ए. पंप को यथासंभव तरल पदार्थ के स्रोत के निकट ही रखना चाहिए।
बी. इनलेट पाइप का व्यास थोड़ा बड़ा होना चाहिए; क्योंकि इनलेट पाइप का व्यास आउटलेट पाइप के व्यास से छोटा होना चाहिए।
सी. इनलेट पाइप में मोड़ों की संख्या कम करनी चाहिए, ताकि अनावश्यक पाइप न रहें।
डी. इनलेट पाइप पर फ्लो रेगुलेटिंग वाल्व लगाना चाहिए।
5. सेंट्रीफ्यूगल पंप के माध्यम से तरल पदार्थ पहुँचाने हेतु, एकल पंप के उपयोग से प्रवाह qV होता है, एवं दबाव He होता है। अब, एक ही मॉडल के दूसरे पंप को पाइपलाइन में जोड़ दिया जाता है। ऐसी स्थिति में प्रवाह qv’ होता है, एवं दबाव He’ होता है। जब पंपों को पैरалल में जोड़ा जाता है, तो प्रवाह qv” होता है, एवं दबाव He” होता है। तो:
ए. qv’ = qV, He’ = He, qv” = 2qv, He” = He
बी. qv’ > qV, He’ > 2He, qv” > 2qv, He” > He
सी. qv’ = 2qv, He’ = He, qv” = qV, He” = 2He
डी. यह पाइपलाइन की स्थिति पर निर्भर है।
ये मेरे द्वारा संकलित कुछ व्यावसायिक ज्ञान हैं। उम्मीद है कि ये जानकारियाँ आपके लिए उपयोगी साबित होंगी।
2. मामला-ज्ञान: (1) दो समांतर पाइपलाइनें हैं – ADB एवं ACB। ADB पाइपलाइन की लंबाई 50 मीटर है, जबकि ACB पाइपलाइन की लंबाई 5 मीटर है (पाइपों की लंबाई ही; वाल्वों की लंबाई इसमें शामिल नहीं है)। दोनों पाइपलाइनों का व्यास DN80 है। गेट वाल्वों का प्रतिरोध-गुणांक 0.17 है, जबकि सीधी पाइपलाइनों का प्रतिरोध-गुणांक 0.03 है। दोनों पाइपलाइनों में एक-एक गेट वाल्व एवं एक-एक हीट एक्सचेंजर है। हीट एक्सचेंजरों का स्थानीय प्रतिरोध-गुणांक 3 है। अब, जब दोनों वाल्व पूरी तरह खुले हों, तब दोनों पाइपलाइनों में प्रवाहित होने वाले तरल की मात्रा का अनुपात ज्ञात कीजिए। 【विश्लेषण】 ACB को 1 से, ADB को 2 से दर्शाया गया है। समानांतर पाइपलाइनों में प्रतिरोध समान होता है; अतः hf1 = hf2 है।
u1²/u2² = (0.03×50/0.08 + 0.17 + 3) / (0.03×5/0.08 + 0.17 + 3) = 4.34
धारा का अनुपात, q1/q2 = 0.785×d1²×u1 / 0.785×d2²×u2 = u1/u2 = 4.34^(1/2) = 2.08
समानांतर पाइपलाइनों की विशेषताओं का उपयोग करके ही धारा एवं वेग की गणना की जा सकती है… तकनीकों पर ध्यान देना आवश्यक है! (2) सेंट्रीफ्यूज पंप का उपयोग करके पानी को ऊँचे स्थान पर भेजा जाता है; ऊँचाई का अंतर 12 मीटर है। ऊँचे स्थान पर वायु-दबाव 118 KPaG है। निश्चित घूर्णन गति पर, पंप का विशेषता वक्र H = 42 – 7.56*10^4*Q^2 है (इकाई: m³/s)। जब पानी का प्रवाह 0.01 m³/s होता है, तो प्रवाह पूरी तरह से अशांत अवस्था में होता है। अब, घनत्व 1200 किग्रा/मी³ वाले घोल को ही पंप किया जाएगा; अन्य सभी परिस्थितियाँ वैसी ही रहेंगी। ऐसी स्थिति में, इस घोल को पंप करने हेतु सेंट्रीफ्यूगल पंप की प्रवाह दर एवं प्रभावी शक्ति क्या होगी? 【विश्लेषण】 इनलेट स्तर एवं हाई-लेवल टैंक के स्तर के आधार पर समीकरण निम्नलिखित है:
He = 12 + 118×10³/1000×9.81 + BQ² = 24 + BQ²।
दूसरी ओर, H = 42 – 7.56×10⁴Q²; जहाँ Q = Qe = 0.01, एवं B = 1.044×10⁵।
पाइपलाइन संबंधी समीकरण है: He = 24 + 1.044×10⁵Qe²।
तरल पदार्थ के परिवहन हेतु समीकरण है:
He = 12 + 118×10³/1200×9.81 + 1.044×10⁵Qe² = 22 + 1.044×10⁵Qe²।
अब, पंप संबंधी समीकरणों को इसमें जोड़कर Q का मान निकाला जाता है:
Q = 0.01054 मीटर³/सेकंड; H = 33.6 मीटर।
Ne = QHp/102 = 4.17 किलोवाट।
u1²/u2² = (0.03×50/0.08 + 0.17 + 3) / (0.03×5/0.08 + 0.17 + 3) = 4.34
धारा का अनुपात, q1/q2 = 0.785×d1²×u1 / 0.785×d2²×u2 = u1/u2 = 4.34^(1/2) = 2.08
समानांतर पाइपलाइनों की विशेषताओं का उपयोग करके ही धारा एवं वेग की गणना की जा सकती है… तकनीकों पर ध्यान देना आवश्यक है! (2) सेंट्रीफ्यूज पंप का उपयोग करके पानी को ऊँचे स्थान पर भेजा जाता है; ऊँचाई का अंतर 12 मीटर है। ऊँचे स्थान पर वायु-दबाव 118 KPaG है। निश्चित घूर्णन गति पर, पंप का विशेषता वक्र H = 42 – 7.56*10^4*Q^2 है (इकाई: m³/s)। जब पानी का प्रवाह 0.01 m³/s होता है, तो प्रवाह पूरी तरह से अशांत अवस्था में होता है। अब, घनत्व 1200 किग्रा/मी³ वाले घोल को ही पंप किया जाएगा; अन्य सभी परिस्थितियाँ वैसी ही रहेंगी। ऐसी स्थिति में, इस घोल को पंप करने हेतु सेंट्रीफ्यूगल पंप की प्रवाह दर एवं प्रभावी शक्ति क्या होगी? 【विश्लेषण】 इनलेट स्तर एवं हाई-लेवल टैंक के स्तर के आधार पर समीकरण निम्नलिखित है:
He = 12 + 118×10³/1000×9.81 + BQ² = 24 + BQ²।
दूसरी ओर, H = 42 – 7.56×10⁴Q²; जहाँ Q = Qe = 0.01, एवं B = 1.044×10⁵।
पाइपलाइन संबंधी समीकरण है: He = 24 + 1.044×10⁵Qe²।
तरल पदार्थ के परिवहन हेतु समीकरण है:
He = 12 + 118×10³/1200×9.81 + 1.044×10⁵Qe² = 22 + 1.044×10⁵Qe²।
अब, पंप संबंधी समीकरणों को इसमें जोड़कर Q का मान निकाला जाता है:
Q = 0.01054 मीटर³/सेकंड; H = 33.6 मीटर।
Ne = QHp/102 = 4.17 किलोवाट।
(3) देश के किसी लाखों टन उत्पादन करने वाले तेल शोधन संयंत्रों में तकनीकी सुधार। वर्तमान में सेंट्रीफ्यूज पंप की स्थापना ऊँचाई 3.5 मीटर है। अब टॉवर के निचले हिस्से में मौजूद तरल पदार्थ को सेंट्रीफ्यूज पंप के द्वारा बाहर निकालना आवश्यक है। टॉवर के निचले हिस्से में वैक्यूम दबाव 67 KPa है; इस स्थिति में टॉवर के अंदर की स्थिति “संतृप पंप जमीन के स्तर पर स्थित है। इनलेट पाइपलाइन में कुल हानि 1.2 मीटर है, एवं NPSHr = 3.7 है। तो निम्नलिखित में से सही उत्तर कौन-सा है?
A. टॉवर का आधार-भाग 1.9 मीटर ऊपर जाएगा।
B. टॉवर का आधार-भाग 1.9 मीटर नीचे जाएगा। ； सी-टावर के आधार भाग की ऊँचाई 1.4 मीटर बढ़ गई ； डी – उच्च पंपों का डिज़ाइन उचित है।
【व्याख्या】
Hg = (P0 – Pv) / pg + NPSHa + Zf; जहाँ P0 = Pv (संतृप्त अवस्था में)। सामान्य रूप से, NPSHa, NPSHr से कम से कम 0.5 मीटर अधिक होना चाहिए। इसलिए, Hg = (3.7 + 0.5) + 1.3 = 5.4 मीटर। इसका अर्थ है कि पंप की स्थापना ऊँचाई में वृद्धि हुई है; वृद्धि की मात्रा = 5.4 – 3.5 = 1.9 मीटर। ध्यान दें कि इस समस्या का समाधान 1.4 मीटर मानकर किया जा सकता है, लेकिन ऐसा करना गलत होगा… क्योंकि ऐसा करने हेतु NPSHr का उपयोग किया जा रहा है। यहाँ विशेष ध्यान देने की आवश्यकता है! (4) किसी एक उन्नत रासायनिक उद्योग में, DN100 आकार की पाइपलाइनों के माध्यम से प्रति घंटे 19 टन तेल परिवहन किया जाता है। इस तेल का घनत्व 0.9 है, जबकि इसकी चिपचिपाहट 72 cP है। पाइपलाइनों की कुल लंबाई 160 किमी है, एवं पाइपलाइनों पर लगने वाला कुल दबाव 60 बार्ग है। पाइपलाइनें क्षैतिज रूप से ही स्थापित हैं; स्थानीय प्रतिरोधों को नजरअंदाज किया गया है। कृपया यह निर्धारित करें कि परिवहन के दौरान क्या अतिरिक्त दबाव देने वाले स्टेशनों की आवश्यकता है… यदि हाँ, तो कितने स्टेशनों की आवश्यकता है? A को B की आवश्यकता नहीं है। B को आवश्यकता है। ； 3 और जोड़ें, C की आवश्यकता है; 4 और जोड़ें। ； डी के लिए 5 और पंप स्टेशनों की आवश्यकता है।
【विश्लेषण】
Cu = w/Ap = 19000/0.785 × 0.01/900/3600 = 0.747 मी/सेकंड
Re = dpu/miu = 0.1 × 0.747 × 900/72/1000 = 934
चूँकि यह लेयर्ड फ्लो है, इसलिए घर्षण गुणांक s = 64/Re = 64/934 = 0.06852 है।
दबाव में कमी detaP = p×Hf = 900 × 0.06852 × 160000/(0.1 × 0.747²/2) = 275.29 बार।
यह मान अनुमेय दबाव से अधिक है; इसलिए और पंप स्टेशनों की आवश्यकता है।
आवश्यक पंप स्टेशनों की संख्या N = ΔP/60 = 275.29/60 = 4.6; इसे गोल करके 5 माना जाता है।
चूँकि पहले से ही 1 पंप स्टेशन मौजूद है, इसलिए रास्ते में और 4 पंप स्टेशनों की आवश्यकता है।
A. टॉवर का आधार-भाग 1.9 मीटर ऊपर जाएगा।
B. टॉवर का आधार-भाग 1.9 मीटर नीचे जाएगा। ； सी-टावर के आधार भाग की ऊँचाई 1.4 मीटर बढ़ गई ； डी – उच्च पंपों का डिज़ाइन उचित है।
【व्याख्या】
Hg = (P0 – Pv) / pg + NPSHa + Zf; जहाँ P0 = Pv (संतृप्त अवस्था में)। सामान्य रूप से, NPSHa, NPSHr से कम से कम 0.5 मीटर अधिक होना चाहिए। इसलिए, Hg = (3.7 + 0.5) + 1.3 = 5.4 मीटर। इसका अर्थ है कि पंप की स्थापना ऊँचाई में वृद्धि हुई है; वृद्धि की मात्रा = 5.4 – 3.5 = 1.9 मीटर। ध्यान दें कि इस समस्या का समाधान 1.4 मीटर मानकर किया जा सकता है, लेकिन ऐसा करना गलत होगा… क्योंकि ऐसा करने हेतु NPSHr का उपयोग किया जा रहा है। यहाँ विशेष ध्यान देने की आवश्यकता है! (4) किसी एक उन्नत रासायनिक उद्योग में, DN100 आकार की पाइपलाइनों के माध्यम से प्रति घंटे 19 टन तेल परिवहन किया जाता है। इस तेल का घनत्व 0.9 है, जबकि इसकी चिपचिपाहट 72 cP है। पाइपलाइनों की कुल लंबाई 160 किमी है, एवं पाइपलाइनों पर लगने वाला कुल दबाव 60 बार्ग है। पाइपलाइनें क्षैतिज रूप से ही स्थापित हैं; स्थानीय प्रतिरोधों को नजरअंदाज किया गया है। कृपया यह निर्धारित करें कि परिवहन के दौरान क्या अतिरिक्त दबाव देने वाले स्टेशनों की आवश्यकता है… यदि हाँ, तो कितने स्टेशनों की आवश्यकता है? A को B की आवश्यकता नहीं है। B को आवश्यकता है। ； 3 और जोड़ें, C की आवश्यकता है; 4 और जोड़ें। ； डी के लिए 5 और पंप स्टेशनों की आवश्यकता है।
【विश्लेषण】
Cu = w/Ap = 19000/0.785 × 0.01/900/3600 = 0.747 मी/सेकंड
Re = dpu/miu = 0.1 × 0.747 × 900/72/1000 = 934
चूँकि यह लेयर्ड फ्लो है, इसलिए घर्षण गुणांक s = 64/Re = 64/934 = 0.06852 है।
दबाव में कमी detaP = p×Hf = 900 × 0.06852 × 160000/(0.1 × 0.747²/2) = 275.29 बार।
यह मान अनुमेय दबाव से अधिक है; इसलिए और पंप स्टेशनों की आवश्यकता है।
आवश्यक पंप स्टेशनों की संख्या N = ΔP/60 = 275.29/60 = 4.6; इसे गोल करके 5 माना जाता है।
चूँकि पहले से ही 1 पंप स्टेशन मौजूद है, इसलिए रास्ते में और 4 पंप स्टेशनों की आवश्यकता है।
(5) पंप की मदद से 20 ℃ तापमान वाला पानी भंडारण टैंक से बाहर निकाला जाता है; पंप के आगे एवं पीछे वैक्यूम एवं दबाव मापने हेतु गेज लगे होते हैं। ज्ञात है कि पंप की इनलेट पाइपलाइन में कुल प्रतिरोध एवं गति-ऊँचाई का योग 2 mH2O है। पंप द्वारा वैक्यूम में तरल पदार्थ खींचने हेतु अनुमत सीमा 5 मीटर है। वायुमंडलीय दबाव 1.013×105 Pa है। टैंक की सतह, पंप की इनलेट स्थिति से 2 मीटर नीचे है। जब पानी का तापमान 60 ℃ हो जाता है, तो वैक्यूम मीटर एवं प्रेशर मीटर के पढ़ने में ( ) परिवर्तन हो जाता है। ज्ञात है कि 20 ℃ एवं 60 ℃ पर पानी का संतृप्त वाष्पदाब क्रमशः 2335 पास्कल एवं 19923 पास्कल है। ए. वैक्यूम मीटर का मान बढ़ता है, प्रेशर मीटर का मान घटता है।
बी. वैक्यूम मीटर का मान बढ़ता है, प्रेशर मीटर का मान भी बढ़ता है।
सी. वैक्यूम मीटर का मान घटता है, प्रेशर मीटर का मान भी घटता है।
डी. वैक्यूम मीटर का मान घटता है, प्रेशर मीटर का मान बढ़ता है।
【व्याख्या】
जब पानी का तापमान 60 ℃ होता है, तो Ps = 19923 kPa एवं p = 983.2 kg/m³ होता है। जबकि पानी का तापमान 20 ℃ होता है, तो Ps = 2335 Pa एवं ρ = 998.2 kg/m³ होता है।
60 ℃ पर अनुमेय वैक्यूम स्तर:
Hs’ = Hs + (P0 – Ps’) / p’g – (P0 – Ps) / pg
= 5 + (101325 – 19923) / 983.2 / 9.81 – (101325 – 2335) / 998.2 / 9.81
= 3.33 मीटर।
पंप के लिए अनुमेय स्थापना ऊँचाई:
Hg = Hs’ – u1²/2g – Zf
= 3.33 – 2 = 1.33 मीटर।
लेकिन वास्तविक स्थापना ऊँचाई 2 मीटर है; अतः यह ऊँचाई अनुमेय सीमा से अधिक है। पंप के अंदर गैस-एटोलियर्जन हो जाता है, जिसके कारण प्रेशर मीटर एवं वैक्यूम मीटर के पढ़ने में अचानक गिरावट आ ए, बी, डी – ये सभी गलत उत्तर हैं। (6) एक प्राकृतिक गैस संवर्धन स्टेशन, 25℃ तापमान वाली प्राकृतिक गैस को 500 मिमी व्यास वाली पाइपलाइनों के माध्यम से 22 किमी दूर स्थित गैस भंडारण टैंक तक पहुँचाता है। गैस का प्रवाह-मात्रा 5×104 Nm3/घंटा है। गैस संग्रहण टैंक में दबाव लगभग 165 किलोपास्कल है। जब परिवहन पाइपलाइन के दोनों सिरों पर ऊँचाई में बहुत अंतर न हो, एवं प्रवाह को सम-तापीय प्रवाह माना जा सके, तो प्राकृतिक गैस के आयतनीय प्रवाह एवं दबाव के बीच संबंध को वेमाउथ समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। अर्थात्,
Vh = 2.538*10^(-5)*d^2.667*((p1^2 – p2^2)/(rL))*(273/T)^1/2
जहाँ, Vh गैस का आयतनीय प्रवाह है, जिसकी इकाई Nm3/h (मानक m3/h) है। ； d, नली का आंतरिक व्यास है, मिमी में। ； l, पाइप की लंबाई है; m… ； p1, p2 – पाइपलाइन के शुरुआती एवं अंतिम बिंदुओं पर का दबाव, किलोपास्कल में। ； r, गैस का सापेक्ष घनत्व है; यह एक बिना इकाई वाला मान है। इसका मान, 0°C एवं 101.3 kPa की स्थितियों में गैस के घनत्व ρ एवं वायु के घनत्व 1.294 kg/m³ के अनुपात के रूप में निर्धारित किया जाता है। यहाँ इसका मान 0.552 माना गया है। तो, प्रेशर स्टेशन के निकास बिंदु पर प्राकृतिक गैस का प्रारंभिक दबाव p1 कितना होना चाहिए? ( ) किलोपास्कल। ए. 483.5 बी. 454.5 सी. 14370 डी. 542.6
【व्याख्या】
A = 5×10^4 = 2.538×10^(-5) × 500^(2.667)
p1 = ((p1^2 – 165^2)/0.552×22) × (273/298)^1/2
इसका हल p1 = 483.5 किलोपास्कल है।
बी. वैक्यूम मीटर का मान बढ़ता है, प्रेशर मीटर का मान भी बढ़ता है।
सी. वैक्यूम मीटर का मान घटता है, प्रेशर मीटर का मान भी घटता है।
डी. वैक्यूम मीटर का मान घटता है, प्रेशर मीटर का मान बढ़ता है।
【व्याख्या】
जब पानी का तापमान 60 ℃ होता है, तो Ps = 19923 kPa एवं p = 983.2 kg/m³ होता है। जबकि पानी का तापमान 20 ℃ होता है, तो Ps = 2335 Pa एवं ρ = 998.2 kg/m³ होता है।
60 ℃ पर अनुमेय वैक्यूम स्तर:
Hs’ = Hs + (P0 – Ps’) / p’g – (P0 – Ps) / pg
= 5 + (101325 – 19923) / 983.2 / 9.81 – (101325 – 2335) / 998.2 / 9.81
= 3.33 मीटर।
पंप के लिए अनुमेय स्थापना ऊँचाई:
Hg = Hs’ – u1²/2g – Zf
= 3.33 – 2 = 1.33 मीटर।
लेकिन वास्तविक स्थापना ऊँचाई 2 मीटर है; अतः यह ऊँचाई अनुमेय सीमा से अधिक है। पंप के अंदर गैस-एटोलियर्जन हो जाता है, जिसके कारण प्रेशर मीटर एवं वैक्यूम मीटर के पढ़ने में अचानक गिरावट आ ए, बी, डी – ये सभी गलत उत्तर हैं। (6) एक प्राकृतिक गैस संवर्धन स्टेशन, 25℃ तापमान वाली प्राकृतिक गैस को 500 मिमी व्यास वाली पाइपलाइनों के माध्यम से 22 किमी दूर स्थित गैस भंडारण टैंक तक पहुँचाता है। गैस का प्रवाह-मात्रा 5×104 Nm3/घंटा है। गैस संग्रहण टैंक में दबाव लगभग 165 किलोपास्कल है। जब परिवहन पाइपलाइन के दोनों सिरों पर ऊँचाई में बहुत अंतर न हो, एवं प्रवाह को सम-तापीय प्रवाह माना जा सके, तो प्राकृतिक गैस के आयतनीय प्रवाह एवं दबाव के बीच संबंध को वेमाउथ समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। अर्थात्,
Vh = 2.538*10^(-5)*d^2.667*((p1^2 – p2^2)/(rL))*(273/T)^1/2
जहाँ, Vh गैस का आयतनीय प्रवाह है, जिसकी इकाई Nm3/h (मानक m3/h) है। ； d, नली का आंतरिक व्यास है, मिमी में। ； l, पाइप की लंबाई है; m… ； p1, p2 – पाइपलाइन के शुरुआती एवं अंतिम बिंदुओं पर का दबाव, किलोपास्कल में। ； r, गैस का सापेक्ष घनत्व है; यह एक बिना इकाई वाला मान है। इसका मान, 0°C एवं 101.3 kPa की स्थितियों में गैस के घनत्व ρ एवं वायु के घनत्व 1.294 kg/m³ के अनुपात के रूप में निर्धारित किया जाता है। यहाँ इसका मान 0.552 माना गया है। तो, प्रेशर स्टेशन के निकास बिंदु पर प्राकृतिक गैस का प्रारंभिक दबाव p1 कितना होना चाहिए? ( ) किलोपास्कल। ए. 483.5 बी. 454.5 सी. 14370 डी. 542.6
【व्याख्या】
A = 5×10^4 = 2.538×10^(-5) × 500^(2.667)
p1 = ((p1^2 – 165^2)/0.552×22) × (273/298)^1/2
इसका हल p1 = 483.5 किलोपास्कल है।
इस पोस्ट को अंतिम बार zhanghp30 द्वारा 2015-10-13 15:29 पर संपादित किया गया। A टावर के नीचे से निकलने वाला तरल पदार्थ, A एवं B दोनों टावरों के बीच के दबाव अंतर के कारण B टावर तक पहुँचता है। इस तरल पदार्थ का प्रवाह दर 12 मीटर³/घंटा है; इसका घनत्व 616 किलोग्राम/मीटर³ है, जबकि इसकी चिपचिपाहट 0.15 मेगापास्कल·सेकंड है। पाइपलाइन की कुल लंबाई 55 मीटर है। पाइपलाइन के शुरुआती बिंदु पर दबाव 350 किलोपास्कल है, जबकि ऊँचाई 2 मीटर है। पाइपलाइन के अंतिम बिंदु पर दबाव 150 किलोपास्कल है, जबकि ऊँचाई 18 मीटर है। पाइपलाइन में उत्पन्न होने वाले स्थानीय प्रतिरोध का मान 10.07 है। पाइप का व्यास 0.05 मीटर है, एवं इसकी निरपेक्ष खुरदरापन स्तर 5×104 है। तब, पाइपलाइन में होने वाला प्रतिरोध-ह्रास (स्थिर दबाव-ह्रास को छोड़कर) होगा ( )। ए. 72.61 किलोपास्कल बी. 55.37 किलोपास्कल सी. 60.56 किलोपास्कल डी. 64.57 किलोपास्कल
पंप की मदद से, तालाब में मौजूद 70 ℃ तापमान वाला गर्म पानी एक खुले कंटेनर में भेजा जाता है। ज्ञात है कि जल परिवहन पाइपलाइन का आंतरिक व्यास 50 मिमी है, जल की गति 1.5 मीटर/सेकंड है। पंप की इनलेट पाइपलाइन एवं आउटलेट पाइपलाइन में जल के प्रवाह हेतु आवश्यक दबाव क्रमशः 9.81 किलोपास्कल एवं 39 किलोपास्कल है। इस क्षेत्र में वायुदाब 90.66 किलोपास्कल है, एवं पानी निकालने वाले पाइपों का स्तर, गर्म पानी के टैंक की सतह से 5 मीटर ऊपर है। ज्ञात है कि पंप द्वारा स्वीकार्य वैक्यूम ऊँचाई HS] 7.6 मीटर है (101.33 किलोपास्कल, 20 ℃ पर शुद्ध पानी के लिए)। अतः, पंप की स्थापना हेतु स्वीकार्य ऊँचाई HS] कितनी होगी? ए. 2.58 मीटर बी. 3.69 मीटर सी. 2.69 मीटर डी. 3.58 मीटर 【व्याख्या】ए
पंप की मदद से, तालाब में मौजूद 70 ℃ तापमान वाला गर्म पानी एक खुले कंटेनर में भेजा जाता है। ज्ञात है कि जल परिवहन पाइपलाइन का आंतरिक व्यास 50 मिमी है, जल की गति 1.5 मीटर/सेकंड है। पंप की इनलेट पाइपलाइन एवं आउटलेट पाइपलाइन में जल के प्रवाह हेतु आवश्यक दबाव क्रमशः 9.81 किलोपास्कल एवं 39 किलोपास्कल है। इस क्षेत्र में वायुदाब 90.66 किलोपास्कल है, एवं पानी निकालने वाले पाइपों का स्तर, गर्म पानी के टैंक की सतह से 5 मीटर ऊपर है। ज्ञात है कि पंप द्वारा स्वीकार्य वैक्यूम ऊँचाई HS] 7.6 मीटर है (101.33 किलोपास्कल, 20 ℃ पर शुद्ध पानी के लिए)। अतः, पंप की स्थापना हेतु स्वीकार्य ऊँचाई HS] कितनी होगी? ए. 2.58 मीटर बी. 3.69 मीटर सी. 2.69 मीटर डी. 3.58 मीटर 【व्याख्या】ए
(9) जब रिटर्नल कंप्रेसर में संपीडन अनुपात स्थिर रहता है, तो यदि खाली स्थान का गुणांक बढ़ जाता है, तो कंप्रेसर द्वारा शोषित होने वाली हवा की मात्रा ( ) हो जाएगी। ए. बढ़ जाता है | बी. घट जाता है | सी. अपरिवर्तित रहता है | डी. अनिश्चित है
(10) सेंट्रीफ्यूगल फैन की मदद से, 30℃ एवं 101.3 kPa तापमान वाली, शुद्ध हवा को 26000 m³/घंटा की दर से एयर हीटर के माध्यम से 90℃ तक गर्म किया जाता है; इसके बाद उस हवा को ड्रायर में भेजा जाता है। औसत कार्य-परिस्थितियों में (60℃, 101.3 kPa, ρ = 1.06 kg/m³), परिवहन प्रणाली के लिए आवश्यक कुल वायु-दबाव HT = 2600 Pa है। पंखे चुनते समय ध्यान में रखे जाने वाले मापदंड, अर्थात् प्रवाह दर एवं कुल वायु दबाव, क्या हैं? ए. 26000 मीटर³/घंटा एवं 2600 पास्कल
बी. 26000 मीटर³/घंटा एवं 2943 पास्कल
सी. 23430 मीटर³/घंटा एवं 2943 पास्कल
डी. 28570 मीटर³/घंटा एवं 2600 पास्कल
【व्याख्या】 बी. प्रवाह-दर, वास्तविक आपूर्ति-दर के आधार पर निर्धारित की जाती है; जबकि कुल वायु-दबाव, प्रयोगात्मक परिस्थितियों के आधार पर निकाला जाता है। अर्थात्, Ht = 2600 × 1.2/1.06 = 2943 किलोपास्कल। अतः पंप का चयन Q = 26000 मीटर³/घंटा, HT = 2943 पास्कल के आधार पर किया जाता है। (11) अवशोषक पदार्थ के अवशोषण टॉवर में प्रवाह को नियंत्रित करने हेतु, ताकि संचालन प्रभावी एवं स्थिर रह सके, तो उपयुक्त विकल्प का चयन करना आवश्यक है। ए. बंद-प्रकार का सेंट्रीफ्यूज पंप
बी. आवर्ती पंप
सी. वोर्टेक्स पंप
डी. खुले-प्रकार का सेंट्रीफ्यूज पंप
[व्याख्या] ए. आवर्ती पंप को समायोजित नहीं किया जा सकता; वोर्टेक्स पंप उपयुक्त नहीं है। खुले-प्रकार एवं अर्ध-बंद-प्रकार के पंप, कणयुक्त माध्यमों हेतु उपयुक्त हैं। ； दूसरे शब्दों में, यदि अनुपात के अनुसार ही सामग्री देने की आवश्यकता है, तो मापने वाला पंप ही चुनें! (12) कोई तरल पदार्थ, एक खुले टैंक से पंप के माध्यम से आसवन टॉवर तक पहुँचाया जाता है। पाइपलाइन का टॉवर से जुड़ने वाला बिंदु, टैंक की सतह से 12 मीटर की ऊँचाई पर है। ； हीट एक्सचेंजर से होकर तरल पदार्थ के प्रवाह के दौरान लगने वाला दबाव-हानि 0.3 किग्रा-फोर्स/सेमी² (29.4 किलोपास्कल) है। डिस्टिलेशन टॉवर में दबाव (गैज दबाव) 1 किग्रा-फोर्स/सेमी² (98.1 किलोपास्कल) है। निकासी हेतु उपयोग में आने वाली पाइपें 114×4 मिमी व्यास की हैं; पाइपों की लंबाई 120 मीटर है (स्थानीय प्रतिरोधों को ध्यान में रखकर)। तरल पदार्थ की गति 1.5 मीटर/सेकंड है, एवं इसका सापेक्ष घनत्व 0.96 है। अन्य भौतिक गुणों के मामले में यह पदार्थ पानी के समान ही है। घर्षण गुणांक λ = 0.03 है; पंप द्वारा तरल पदार्थ को खींचने हेतु आवश्यक दबाव 1 मीटर तरल स्तंभ के बराबर है, एवं खींचने हेतु उपयोग में आने वाली नली का व्यास… नीचे दिए गए विभिन्न सेंट्रीफ्यूज पंपों में से सबसे उपयुक्त पंप का चयन गणना के द्वारा किया जा सकता है।
A. n = 22 m³/h, H = 1.6 मीटर, n = 2900 आर/मिनट, η = 66%, HS = 6.0 मीटर
B. n = 50 m³/h, H = 37.5 मीटर, n = 2900 आर/मिनट, η = 64%, HS = 6.4 मीटर
C. n = 90 m³/h, H = 91 मीटर, n = 2900 आर/मिनट, η = 68%, HS = 6.2 मीटर
D. n = 87 m³/h, H = 20 मीटर, n = 2900 आर/मिनट, η = 65%, HS = 6.2 मीटर
【विश्लेषण】
B विकल्प में, पंप द्वारा प्रवाहित होने वाला तरल पदार्थ का प्रवाह-दर Q = 0.785d²u = 47.6 m³/h है।
पाइपलाइन में आवश्यक दबाव:
He = (Z₂ – Z₁) + ΔηP/pg + Δu²/2g + Hf
पाइपलाइन प्रणाली में होने वाले प्रतिरोधों में इनलेट/आउटलेट पाइपलाइनों एवं ऊष्मा-अदला-बदली प्रणालियों से होने वाले प्रतिरोध भी शामिल हैं। Hf = Hf,in + Hf,out + Hf,हीट एक्सचेंजर = 8.02 मीटर। अतः he = 12 + 10.4 + 8.02 + 0.11 = 30.53 मीटर। परिणाम से पता चलता है कि सेंट्रीफ्यूगल पंप 2# का उपयोग करना उचित होगा।
(13) किसी सेंट्रीफ्यूगल पंप का उपयोग करके किसी टैंक में मौजूद तरल पदार्थ को ऊपरी स्थान पर भेजा जाता है। अब टैंक में तरल पदार्थ का स्तर बढ़ जाता है; यदि अन्य पाइपलाइनों की विशेषताएँ वही रहें, तो इस स्थिति में प्रवाह दर:
A. बढ़ जाएगी
B. कम हो जाएगी
C. वही रहेगी
D. अनिश्चित है
【व्याख्या】 A. आलेखीय विधि से, पाइपलाइनों की विशेषताएँ: He = (Z2 – Z1) + (p2 – P1)/pg + lanbuda*(L/D + S)*u²/2g = (Z2 – Z1) + (p2 – P1)/pg + K*q²। पंप की विशेषताओं का आलेख: Hg = A – B*q²। लेकिन अब (Z2 – Z1) कम हो जाता है, इसलिए पाइपलाइनों का आलेख नीचे की ओर खिसक जाता है; अतः प्रवाह दर बढ़ जाती है। वाल्वों की विशेषताओं एवं सेंट्रीफ्यूगल पंपों के बीच के संबंधों का मूल्यांकन करने हेतु वक्रों का उपयोग करना आवश्यक है।
(10) सेंट्रीफ्यूगल फैन की मदद से, 30℃ एवं 101.3 kPa तापमान वाली, शुद्ध हवा को 26000 m³/घंटा की दर से एयर हीटर के माध्यम से 90℃ तक गर्म किया जाता है; इसके बाद उस हवा को ड्रायर में भेजा जाता है। औसत कार्य-परिस्थितियों में (60℃, 101.3 kPa, ρ = 1.06 kg/m³), परिवहन प्रणाली के लिए आवश्यक कुल वायु-दबाव HT = 2600 Pa है। पंखे चुनते समय ध्यान में रखे जाने वाले मापदंड, अर्थात् प्रवाह दर एवं कुल वायु दबाव, क्या हैं? ए. 26000 मीटर³/घंटा एवं 2600 पास्कल
बी. 26000 मीटर³/घंटा एवं 2943 पास्कल
सी. 23430 मीटर³/घंटा एवं 2943 पास्कल
डी. 28570 मीटर³/घंटा एवं 2600 पास्कल
【व्याख्या】 बी. प्रवाह-दर, वास्तविक आपूर्ति-दर के आधार पर निर्धारित की जाती है; जबकि कुल वायु-दबाव, प्रयोगात्मक परिस्थितियों के आधार पर निकाला जाता है। अर्थात्, Ht = 2600 × 1.2/1.06 = 2943 किलोपास्कल। अतः पंप का चयन Q = 26000 मीटर³/घंटा, HT = 2943 पास्कल के आधार पर किया जाता है। (11) अवशोषक पदार्थ के अवशोषण टॉवर में प्रवाह को नियंत्रित करने हेतु, ताकि संचालन प्रभावी एवं स्थिर रह सके, तो उपयुक्त विकल्प का चयन करना आवश्यक है। ए. बंद-प्रकार का सेंट्रीफ्यूज पंप
बी. आवर्ती पंप
सी. वोर्टेक्स पंप
डी. खुले-प्रकार का सेंट्रीफ्यूज पंप
[व्याख्या] ए. आवर्ती पंप को समायोजित नहीं किया जा सकता; वोर्टेक्स पंप उपयुक्त नहीं है। खुले-प्रकार एवं अर्ध-बंद-प्रकार के पंप, कणयुक्त माध्यमों हेतु उपयुक्त हैं। ； दूसरे शब्दों में, यदि अनुपात के अनुसार ही सामग्री देने की आवश्यकता है, तो मापने वाला पंप ही चुनें! (12) कोई तरल पदार्थ, एक खुले टैंक से पंप के माध्यम से आसवन टॉवर तक पहुँचाया जाता है। पाइपलाइन का टॉवर से जुड़ने वाला बिंदु, टैंक की सतह से 12 मीटर की ऊँचाई पर है। ； हीट एक्सचेंजर से होकर तरल पदार्थ के प्रवाह के दौरान लगने वाला दबाव-हानि 0.3 किग्रा-फोर्स/सेमी² (29.4 किलोपास्कल) है। डिस्टिलेशन टॉवर में दबाव (गैज दबाव) 1 किग्रा-फोर्स/सेमी² (98.1 किलोपास्कल) है। निकासी हेतु उपयोग में आने वाली पाइपें 114×4 मिमी व्यास की हैं; पाइपों की लंबाई 120 मीटर है (स्थानीय प्रतिरोधों को ध्यान में रखकर)। तरल पदार्थ की गति 1.5 मीटर/सेकंड है, एवं इसका सापेक्ष घनत्व 0.96 है। अन्य भौतिक गुणों के मामले में यह पदार्थ पानी के समान ही है। घर्षण गुणांक λ = 0.03 है; पंप द्वारा तरल पदार्थ को खींचने हेतु आवश्यक दबाव 1 मीटर तरल स्तंभ के बराबर है, एवं खींचने हेतु उपयोग में आने वाली नली का व्यास… नीचे दिए गए विभिन्न सेंट्रीफ्यूज पंपों में से सबसे उपयुक्त पंप का चयन गणना के द्वारा किया जा सकता है।
A. n = 22 m³/h, H = 1.6 मीटर, n = 2900 आर/मिनट, η = 66%, HS = 6.0 मीटर
B. n = 50 m³/h, H = 37.5 मीटर, n = 2900 आर/मिनट, η = 64%, HS = 6.4 मीटर
C. n = 90 m³/h, H = 91 मीटर, n = 2900 आर/मिनट, η = 68%, HS = 6.2 मीटर
D. n = 87 m³/h, H = 20 मीटर, n = 2900 आर/मिनट, η = 65%, HS = 6.2 मीटर
【विश्लेषण】
B विकल्प में, पंप द्वारा प्रवाहित होने वाला तरल पदार्थ का प्रवाह-दर Q = 0.785d²u = 47.6 m³/h है।
पाइपलाइन में आवश्यक दबाव:
He = (Z₂ – Z₁) + ΔηP/pg + Δu²/2g + Hf
पाइपलाइन प्रणाली में होने वाले प्रतिरोधों में इनलेट/आउटलेट पाइपलाइनों एवं ऊष्मा-अदला-बदली प्रणालियों से होने वाले प्रतिरोध भी शामिल हैं। Hf = Hf,in + Hf,out + Hf,हीट एक्सचेंजर = 8.02 मीटर। अतः he = 12 + 10.4 + 8.02 + 0.11 = 30.53 मीटर। परिणाम से पता चलता है कि सेंट्रीफ्यूगल पंप 2# का उपयोग करना उचित होगा।
(13) किसी सेंट्रीफ्यूगल पंप का उपयोग करके किसी टैंक में मौजूद तरल पदार्थ को ऊपरी स्थान पर भेजा जाता है। अब टैंक में तरल पदार्थ का स्तर बढ़ जाता है; यदि अन्य पाइपलाइनों की विशेषताएँ वही रहें, तो इस स्थिति में प्रवाह दर:
A. बढ़ जाएगी
B. कम हो जाएगी
C. वही रहेगी
D. अनिश्चित है
【व्याख्या】 A. आलेखीय विधि से, पाइपलाइनों की विशेषताएँ: He = (Z2 – Z1) + (p2 – P1)/pg + lanbuda*(L/D + S)*u²/2g = (Z2 – Z1) + (p2 – P1)/pg + K*q²। पंप की विशेषताओं का आलेख: Hg = A – B*q²। लेकिन अब (Z2 – Z1) कम हो जाता है, इसलिए पाइपलाइनों का आलेख नीचे की ओर खिसक जाता है; अतः प्रवाह दर बढ़ जाती है। वाल्वों की विशेषताओं एवं सेंट्रीफ्यूगल पंपों के बीच के संबंधों का मूल्यांकन करने हेतु वक्रों का उपयोग करना आवश्यक है।
इस पोस्ट को अंतिम बार zhanghp30 द्वारा 2018-10-19 23:18 पर संपादित किया गया। (14) तरल पदार्थों के प्रवाह में शामिल ऊर्जाओं में, जो यांत्रिक ऊर्जा की श्रेणी में आती हैं, वे हैं:
A. स्थितिज ऊर्जा
B. गतिज ऊर्जा
C. कार्य
D. ऊष्मा
【व्याख्या】 A, B। यहाँ विकल्प C को नजरअंदाज करना आसान है; क्योंकि कार्य तो ऊर्जा के रूपांतरण से ही प्राप्त होता है… जैसा कि ऊर्जा संरक्षण के नियम में बताया गया है। (15) जलगतिकीय सिद्धांतों के आधार पर डिज़ाइन किए गए फ्लो मीटरों में, बड़े व्यास वाली गैस पाइपलाइनों में वेग-वितरण को मापने हेतु उपयोग में आने वाला उपकरण है:
A. पोर-टेप फ्लो मीटर
B. वेंचुरी फ्लो मीटर
C. वेग-मापन प्रणाली
D. रोटरी फ्लो मीटर
【व्याख्या】 C
विभिन्न उपकरणों के मापन सिद्धांतों पर ध्यान दें; अक्सर बहुविकल्पीय प्रश्न पूछे जाते हैं! (16) जलगतिकी में लागू होने वाले संरक्षण नियम निम्नलिखित हैं:
A. द्रव्यमान संरक्षण
B. ऊर्जा संरक्षण
C. संवेग संरक्षण
D. ऊष्मा संरक्षण
【व्याख्या】 ABC – संवेग संरक्षण को अक्सर नजरअंदाज कर दिया जाता है। ऊष्मा संरक्षण तो ऊष्मा-संतुलन से संबंधित है। अन्य संभावित प्रश्नों के लिए, कृपया तियानजिन विश्वविद्यालय की परीक्षा-संबंधी सामग्री एवं सर्वेक्षण/डिज़ाइन संबंधी सामग्री देखें। यहाँ बहुविकल्पीय प्रश्न भी हैं।
(17) सेंट्रीफ्यूगल पंप की विशेषताओं को जानने हेतु किए गए प्रयोग में, पंप से निकलने वाले तरल का दबाव P2 = 0.15 MPa है, जबकि इनलेट पर वैक्यूम मापक यंत्र का मान P1 = 0.082 MPa है। मान लीजिए कि इनलेट एवं आउटलेट नलियों का व्यास समान है, एवं प्रयोग में पानी ही उपयोग में आया है। ऐसी स्थिति में पंप की ऊँचाई कितनी होगी? 【विश्लेषण】पंप के इनलेट एवं आउटलेट पर समीकरण लागू करने पर,
Hg = (Z2 – Z1) + (P2 – P1)/pg + (u2² – u1²)/2g + Hf।
चूँकि इनलेट एवं आउटलेट के बीच की दूरी बहुत कम है, इसलिए Z2 – Z1 = 0। Hf को भी नजरअंदाज किया जा सकता है। अतः,
Hg = (P2 – P1)/pg = (P2 – Pa)/pg + (Pa – P1)/pg
= 0.15×10⁶/1000/9.81 + 0.082×10⁶/1000/9.81
= 23.65 मीटर।
“गतिज दबाव” एवं “वैक्यूम” संबंधी अवधारणाओं पर विशेष ध्यान देना आवश्यक है; ऐसे प्रश्न अक्सर पूछे जाते हैं!
A. स्थितिज ऊर्जा
B. गतिज ऊर्जा
C. कार्य
D. ऊष्मा
【व्याख्या】 A, B। यहाँ विकल्प C को नजरअंदाज करना आसान है; क्योंकि कार्य तो ऊर्जा के रूपांतरण से ही प्राप्त होता है… जैसा कि ऊर्जा संरक्षण के नियम में बताया गया है। (15) जलगतिकीय सिद्धांतों के आधार पर डिज़ाइन किए गए फ्लो मीटरों में, बड़े व्यास वाली गैस पाइपलाइनों में वेग-वितरण को मापने हेतु उपयोग में आने वाला उपकरण है:
A. पोर-टेप फ्लो मीटर
B. वेंचुरी फ्लो मीटर
C. वेग-मापन प्रणाली
D. रोटरी फ्लो मीटर
【व्याख्या】 C
विभिन्न उपकरणों के मापन सिद्धांतों पर ध्यान दें; अक्सर बहुविकल्पीय प्रश्न पूछे जाते हैं! (16) जलगतिकी में लागू होने वाले संरक्षण नियम निम्नलिखित हैं:
A. द्रव्यमान संरक्षण
B. ऊर्जा संरक्षण
C. संवेग संरक्षण
D. ऊष्मा संरक्षण
【व्याख्या】 ABC – संवेग संरक्षण को अक्सर नजरअंदाज कर दिया जाता है। ऊष्मा संरक्षण तो ऊष्मा-संतुलन से संबंधित है। अन्य संभावित प्रश्नों के लिए, कृपया तियानजिन विश्वविद्यालय की परीक्षा-संबंधी सामग्री एवं सर्वेक्षण/डिज़ाइन संबंधी सामग्री देखें। यहाँ बहुविकल्पीय प्रश्न भी हैं।
(17) सेंट्रीफ्यूगल पंप की विशेषताओं को जानने हेतु किए गए प्रयोग में, पंप से निकलने वाले तरल का दबाव P2 = 0.15 MPa है, जबकि इनलेट पर वैक्यूम मापक यंत्र का मान P1 = 0.082 MPa है। मान लीजिए कि इनलेट एवं आउटलेट नलियों का व्यास समान है, एवं प्रयोग में पानी ही उपयोग में आया है। ऐसी स्थिति में पंप की ऊँचाई कितनी होगी? 【विश्लेषण】पंप के इनलेट एवं आउटलेट पर समीकरण लागू करने पर,
Hg = (Z2 – Z1) + (P2 – P1)/pg + (u2² – u1²)/2g + Hf।
चूँकि इनलेट एवं आउटलेट के बीच की दूरी बहुत कम है, इसलिए Z2 – Z1 = 0। Hf को भी नजरअंदाज किया जा सकता है। अतः,
Hg = (P2 – P1)/pg = (P2 – Pa)/pg + (Pa – P1)/pg
= 0.15×10⁶/1000/9.81 + 0.082×10⁶/1000/9.81
= 23.65 मीटर।
“गतिज दबाव” एवं “वैक्यूम” संबंधी अवधारणाओं पर विशेष ध्यान देना आवश्यक है; ऐसे प्रश्न अक्सर पूछे जाते हैं!
इस पोस्ट को अंतिम बार zhanghp30 द्वारा 2020-1-16 10:39 पर संपादित किया गया।
【सारांश】 इस अध्याय के मुख्य विषय निम्नलिखित हैं:
1. तरल-स्थिरीय गतिकी संबंधी समीकरणों एवं बल-संबंधी समीकरणों का समन्वित उपयोग; प्रतिरोध की गणना पर ध्यान देना आवश्यक है, साथ ही स्थानीय प्रतिरोध-गुणांक में होने वाले अचानक परिवर्तनों के मानों पर भी ध्यान देना आवश्यक है! सूत्रों के आधार पर, परिवहन प्रणाली के लिए आवश्यक प्रभावी शक्ति एवं प्रभावी कार्य का मान ज्ञात किया जा सकता है। ध्यान दें कि समान दबाव वाली सतहों का चयन आदि ； ‘ 2. तरल पदार्थों के परिवहन हेतु उपयोग में आने वाली मशीनों (पंप, कंप्रेसर, फैन) की गणना करते समय, विभिन्न मशीनों के उपयोग के अनुकूल परिस्थितियों एवं उनकी शक्ति निर्धारण विधियों पर ध्यान देना आवश्यक है; विशेष रूप से स्क्रू पंपों की शक्ति निर्धारण विधि पर ध्यान देना आवश्यक है! 3. सीरीज़/पैरалल पाइपलाइनों, एवं शाखा पाइपलाइनों में होने वाले प्रतिरोध की गणना; वैनिंग सूत्र का उपयोग! 4. सेंट्रीफ्यूगल पंप की स्थापना हेतु आवश्यक ऊँचाई की गणना, कार्बोरेशन रिजर्व की गणना, अनुमेय वैक्यूम स्तर की गणना, विशेषता वक्र एवं तीन नियम। ； 5. पिटोट्रॉप, छिद्र-प्लेट, रोटरी फ्लोमीटर की विशेषताएँ ； उपरोक्त जानकारी को, तियानजिन विश्वविद्यालय के “रसायन इंजीनियरिंग सिद्धांत” संबंधी पाठ्यक्रम में दी गई संबंधित जानकारी की सारांश तालिकाओं के साथ जोड़ने से परिणाम बेहतर होगा!
【सारांश】 इस अध्याय के मुख्य विषय निम्नलिखित हैं:
1. तरल-स्थिरीय गतिकी संबंधी समीकरणों एवं बल-संबंधी समीकरणों का समन्वित उपयोग; प्रतिरोध की गणना पर ध्यान देना आवश्यक है, साथ ही स्थानीय प्रतिरोध-गुणांक में होने वाले अचानक परिवर्तनों के मानों पर भी ध्यान देना आवश्यक है! सूत्रों के आधार पर, परिवहन प्रणाली के लिए आवश्यक प्रभावी शक्ति एवं प्रभावी कार्य का मान ज्ञात किया जा सकता है। ध्यान दें कि समान दबाव वाली सतहों का चयन आदि ； ‘ 2. तरल पदार्थों के परिवहन हेतु उपयोग में आने वाली मशीनों (पंप, कंप्रेसर, फैन) की गणना करते समय, विभिन्न मशीनों के उपयोग के अनुकूल परिस्थितियों एवं उनकी शक्ति निर्धारण विधियों पर ध्यान देना आवश्यक है; विशेष रूप से स्क्रू पंपों की शक्ति निर्धारण विधि पर ध्यान देना आवश्यक है! 3. सीरीज़/पैरалल पाइपलाइनों, एवं शाखा पाइपलाइनों में होने वाले प्रतिरोध की गणना; वैनिंग सूत्र का उपयोग! 4. सेंट्रीफ्यूगल पंप की स्थापना हेतु आवश्यक ऊँचाई की गणना, कार्बोरेशन रिजर्व की गणना, अनुमेय वैक्यूम स्तर की गणना, विशेषता वक्र एवं तीन नियम। ； 5. पिटोट्रॉप, छिद्र-प्लेट, रोटरी फ्लोमीटर की विशेषताएँ ； उपरोक्त जानकारी को, तियानजिन विश्वविद्यालय के “रसायन इंजीनियरिंग सिद्धांत” संबंधी पाठ्यक्रम में दी गई संबंधित जानकारी की सारांश तालिकाओं के साथ जोड़ने से परिणाम बेहतर होगा!
बहुत अच्छा, वरिष्ठ विशेषज्ञ के मार्गदर्शन के लिए धन्यवाद!
धन्यवाद, परीक्षा से पहले एक बार फिर दोहरा लूँगा।
कृपया 16वें वर्ष के प्रश्नों का हल बताइए – आखिर कौन-सा विकल्प चुनना चाहिए?
22. किसी पदार्थ को A उपकरण से B उपकरण तक पहुँचाया जा रहा है; प्रवाह दर 100 मीटर³/घंटा है, पाइप का आंतरिक व्यास 150 मिमी है, एवं पाइपलाइन की समकक्ष लंबाई 3500 मीटर है। पंप का H-Q वक्र H = 80 – 0.001Q² है। अब, प्रवाह दर बढ़ाने हेतु 80 मिमी आंतरिक व्यास एवं 4500 मीटर समकक्ष लंबाई वाली दूसरी पाइपलाइन को इस पाइपलाइन के साथ समानांतर रूप से जोड़ा जा रहा है। दोनों पाइपलाइनों का प्रतिरोध गुणांक समान माना गया है। ऐसी स्थिति में दोनों पाइपलाइनों से होने वाला कुल प्रवाह कितना होगा? (मीटर³/घंटा)
A. 118 B. 115 C. 142 D. 125
22. किसी पदार्थ को A उपकरण से B उपकरण तक पहुँचाया जा रहा है; प्रवाह दर 100 मीटर³/घंटा है, पाइप का आंतरिक व्यास 150 मिमी है, एवं पाइपलाइन की समकक्ष लंबाई 3500 मीटर है। पंप का H-Q वक्र H = 80 – 0.001Q² है। अब, प्रवाह दर बढ़ाने हेतु 80 मिमी आंतरिक व्यास एवं 4500 मीटर समकक्ष लंबाई वाली दूसरी पाइपलाइन को इस पाइपलाइन के साथ समानांतर रूप से जोड़ा जा रहा है। दोनों पाइपलाइनों का प्रतिरोध गुणांक समान माना गया है। ऐसी स्थिति में दोनों पाइपलाइनों से होने वाला कुल प्रवाह कितना होगा? (मीटर³/घंटा)
A. 118 B. 115 C. 142 D. 125
A. समानांतर में, H1 = H2, Q = Q1 + Q2।
lanbuda1 * (L1/D1) * u1²/2 = lanbuda2 * (L2/D2) * u2²/2।
चूँकि lanbuda1 = lanbuda2, इसलिए:
u1/u2 = 1.55।
Q1 = 100;
Q1 = 0.785 * D1² * u1;
Q2 = 0.785 * D2² * u2।
Q1/Q2 = (D1/D2)² * (u1/u2) = 3.52 * 1.55 = 5.5।
अतः, Q2 = 18।
इस प्रकार, Q = 100 + 18 = 118 मीटर³/घंटा।
उत्तर: (A)
lanbuda1 * (L1/D1) * u1²/2 = lanbuda2 * (L2/D2) * u2²/2।
चूँकि lanbuda1 = lanbuda2, इसलिए:
u1/u2 = 1.55।
Q1 = 100;
Q1 = 0.785 * D1² * u1;
Q2 = 0.785 * D2² * u2।
Q1/Q2 = (D1/D2)² * (u1/u2) = 3.52 * 1.55 = 5.5।
अतः, Q2 = 18।
इस प्रकार, Q = 100 + 18 = 118 मीटर³/घंटा।
उत्तर: (A)