Thermal Engineering-I — Summer 2024

Define: (i) Degree of superheat (ii) Sensible heat and (iii) Dryness fraction. પરશન.1 (અ) વયાખયા આપો:(i) ડીગરી ઓફ સપરહીટ (ii) સનસીબલ હીટ અન (iii) વરાળનો શશાા.

Explain formation of steam and its various phases. (બ) સટીમ ફોમશન અન તના જદા જદા ફઝસ સમજાવો.

Determine the quantity of heat required to produce 1 kg of steam at a pressure of 6 bar at a temperature of 25 ˚C, under the following conditions: 1. When the steam is wet having a dryness fraction 0.9; 2. When the steam is dry and saturated; and 3. When it is superheated at a constant pressure at 250 ˚Cassuming the mean specific heat of superheated steam to be 2.3 kJ/kg K. () નીચની શરતો હઠળ, 25 ˚C તાપમાન 6 બારના દબાણ પર 1 કલો વરાળ ઉતપનન રવા માટ જરરી ગરમીનો જથથો નકકી રો: જયાર વરાળ ભીની હોય તયાર શષતા અપણાા 0.9 હોય છ; 1. જયાર વરાળ શષ અન સાતપત હોય છ; અન 2. જયાર તન 250 ˚C પર સતત દબાણ પર સપરહીટ રવામાા આવ છ, તયાર 3. સપરહીટડ સટીમની સરર ાશ ચોકકસ ગરમી 2.3 kJ/kg K છ એમ ધારીન.

Calculate enthalpy, entropy and specific volume of 5kg of steam at 15 bar and 0.8 dryness fraction. () 15 bar પરશર અન 0.8 વરાળ શશાા વાળી 5kg સટીમ ની એનથાલપી, એનટરોપી અન સપસીફી વોલયમ શોધો.

Classify boiler. પરશન.2 (અ) બોઇલરન વગીરણ રો.

Differentiate between Boiler Mountings and Accessories. (બ) બોઇલર માઉાટીગા સ અન બોઇલર એસસરીઝસ વચચ તફાવત આપો.

The following observation were made in boiler trial:1 Coal used 250 kg of calorific value 29800 kJ/kg, water evaporated 2000kg, steam pressure 11.5 bar, dryness fraction of steam 0.95 and feed water temperature 34 ˚C. Calculate the equivalent evaporation “from and at 100 ˚C” per kg of coal and the efficiency of the boiler. () બોઈલર ટરાયલમાા નીચના અવલોનો રવામા ાઆવયા હતા: 250 kg ોલસાની લરીકફ વલય 29800 kJ/kg, પાણીના બાષપીભવન 2000 kg, સટીમ પરશર 11.5 બાર, સટીમ 0.95 ના શષતા અપણાા અન ફીડ વોટર તાપમાન 34 ˚C વપરાય છ. ોલસાના કલો દીઠ “100 ˚C થી અન તના પર” સમકષ બાષપીભવન અન બોઈલરની ાયયકષમતાની ગણતરી રો.

Draw neat sketch of Babcock Wilcox boiler. પરશન.2 (અ) સઘડ સચ સાથ બબો અન કવલોકસ બોઇલરની આતી દોરો

State functions and location: (1) Blow off-cock, (2) Feed check valve, (3) Steam stop valve and (4) Feed Pump. (બ) સથાન અન ાયો જણાવો:(૧) બલૉ ઑફ-ો, (૨) ફીડ ચ વાલવ, (3) સટીમ સટોપ વાલવ અન (૪) ફીડ પમપ.

In a boiler, the following observations were made: Pressure of steam = 10 bar, Steam condensed = 540 kg/h, Fuel used = 65 kg/h, Moisture in fuel = 2% by mass, Mass of dry flue gases = 9 kg/kg of fuel, Lower calorific value of fuel = 32,000 kJ/kg, Temperature of the flue gases = 325 ˚C, Temperature of boiler house = 28 ˚C, Feed water temperature = 50 ˚C, Mean specific heat of flue gases = 1 kJ/kg K, Dryness fraction of steam = 0.95. Calculate (i) Heat utilized in raising steam per kg of fuel, (ii) Heat carried away by dry flue gas and (iii) Heat carried away by moisture in fuel per kg of fuel. () બોઈલરમાા, નીચના અવલોનો મળયા છ: વરાળના દબાણ = 10 બાર, સટીમ નડનસડ = 540 kg/h, વપરાયલ બળતણ = 65 kg/h, બળતણમાા ભજ = 2% દળ દવારા, શષ વાયઓન ાદળ = 9 kg/kg બળતણ, ઇાધણના લો લરીકફ વલય = 32,000 kJ/kg, ફલ વાયઓના તાપમાન = 325 ˚C, બોઈલર હાઉસન ા તાપમાન = 28 ˚C, ફીડ પાણીના તાપમાન = 50 ˚C, ફલ વાયઓની સરર ાશ કવશષટ ગરમી = 1 kJ/kg K, વરાળનો શષતા અપણાા = 0.95. શોધો: (i) ઈા ધણના કલો દીઠ વરાળ બનાવવામાા વપરાતી ગરમીની ગણતરી રો, (ii) ડરાય ફલ ગસ દવારા વહન રવામા ાઆવતી ગરમી અન (iii) પરકત કલો બળતણમાા ભજ દવારા વહન રવામા ાઆવતી ગરમી. Q. 3 (a) Explain working principle of Impulse steam turbine with a neat sketch. પરશન.3 (અ) ઇમપલસ સટીમ ટરબાઈનનો ાયયારી કસદાાત સવચછ આકત વડ સમજાવો.

Explain natural draught hyperbolic cooling towers with neat sketch. (બ) સવચછ આતીની મદદથી નચરલ ડરોટ હાઇપરબોકલ લીગા ટાવર સમજાવો.

State the function of a Condenser and explain jet condenser with neat sketch () ાડનસરન ાાય યજણાવો અન સવચછ આતીની મદદથી જટ ાડનસર સમજાવો.

Q. 3 (a) State needs for compounding of steam turbine and write it types. પરશન.3 (અ) સટીમ ટબાયઇન માટ મપાઉકનડાગની જરકરયાત જણાવો અન તના પરાર લખો.

Classify cooling towers and mention why they are used? (બ) લીગા ટાવરના વગીરણ રો અન તઓના ઉપયોગ પાછળના ારણ જણાવો.2

Classify condenser and explain surface condenser with neat sketch. () ાડનસરન ા વગીરણ રો અન સવચછ આતીની મદદથી સરફસ ાડનસર સમજાવો. Q. 4 (a) Differentiate between reciprocating and rotary compressor. પરશન.4 (અ) રક સપરોટીગા અન રોટરી ોમપરસર વચચ તફાવત આપો.

Explain the need of multistage compression and state its advantages. (બ) મલટીસટજ ોમપરશનની જરરીયાત સમજાવો અન તના ફાયદા લખો.

Derive the expression for volumetric efficiency of a single stage reciprocating air compressor. () કસાગલ સટજ કરસીપરોકટાગ એર ોમપરસરની વોલયમકટર ાયયદકષતા માટ સતર મળવો.

Q. 4 (a) Explain the effect of clearance on reciprocating compressor. પરશન.4 (અ) રસ ીપરોટીગા ોમપરસર પર કલીરયાસની અસરો સમજાવો.

Explain the working of axial flow compressor with neat sketch. (બ) સવચછ આતી સહ એકષીઅલ ફલો મપરશરની ાય ય પધધતીના વણયન રો.

For a single acting compressor having its bore and stroke are 150 mm and 200 mm respectively. Air enters the compressor at 1 bar pressure and 20 ˚C temperature. Air is compressed to 6 bar according to the law PV1.3=C. The compressor is rotating at 110 RPM. Calculate the indicated power to run the compressor and mass of air compressed/min. take R=287 J/kg K. Assume no clearance. () કસાગલ એકકટાગ ોમપરસર માટ તના બોર અન સટરો અનકરમ 150 mm અન 200 mm છ. હવા 1 બારના દબાણ અન 20 ˚C તાપમાન ોમપરસરમાા પરવશ છ. PV1.3 = C નીયમ પરમાણ હવાન 6 બાર સધી મપરસ રવામા ા આવ છ. ોમપરસર 110 RPM પર ફર છ. ોમપરસર ચલાવવા માટ ઇાકડટડ પાવર અન ોમપરસડ/કમકનટ હવાના દળની ગણતરી રો. R=287 J/kg K લો. ધારો ોઈ કલીયરનસ નથી.

Define thermal conductivity and state Fourier’s law of conduction. પરશન.5 (અ) થમયલ ાડકટકવટીની વયાખયા આપો અન ફોકરયરનો હીટ ાડશનનો નીયમ લખો.

Explain velocity compounding steam turbine. (બ) વલોસીટી મપાઉકનડાગ ટબાયઇન સમજાવો

Explain overall heat transfer with equation. () સમીરણ સાથ ઓવરઓલ હીટ ટરાનસફર ોકફશીયનટ સમજાવો.

Define the following terms. 1] Absorptivity 2] Reflectivity 3] Transmitivity. પરશન.5 (અ) નીચના પદોની વયાખયા આપો. ૧) અવશોષ શકિ ૨) પરાવતયન શકિ ૩) પારગમન શકિ.

Explain pressure compounding steam turbine. (બ) પરસર મપાઉકનડાગ ટબાયઇન સમજાવો

Explain: (1) LMTD for heat exchanger and (2) Regenerative heat exchanger. () સમજાવો: (1) હીટ એકસચનજર માટ LMTD અન (2) કરજનરક ટવ હીટ એકસચનજર.