Thermal Engineering-I

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Third Semester

Mechanical Engineering

Scheme OCBC July 2022

Time : Three Hours Maximum Marks : 70

Note :

i) Attempt total six questions. Question No. 1 (Objective type) is compulsory. From the remaining questions attempt any five.

कुल छः प्रश्न हल कीजिए। प्रश्न क्रमांक 1 (वस्तुनिष्ठ प्रकार का) अनिवार्य है। शेष प्रश्नों में से किन्हीं पाँच को हल कीजिए।

ii) In case of any doubt or dispute, the English version question should be treated as final.

किसी भी प्रकार के संदेह अथवा विवाद की स्थिति में अंग्रेजी भाषा के प्रश्न को अंतिम माना जायेगा।

1. Choose the correct answer. 2 each

सही उत्तर का चयन कीजिए।

i) Which of the following is a non-renewable source of energy?

निम्नलिखित में से कौन-सा ऊर्जा का अनवीकरणीय स्रोत है?

(a) Wind power(अ) पवन शक्ति (b) Solar power(ब) सौर शक्ति (c) Coal(स) कोयला (d) Tidal power(द) ज्वारीय शक्ति

ii) In a four stroke engine, the working cycle is completed in

चार स्ट्रोक इंजन में कार्य चक्र ______________ में पूर्ण होता है

(a) One revolution of the crankshaft(अ) क्रैंकशाफ्ट के एक चक्कर (b) Two revolution of the crankshaft(ब) क्रैंकशाफ्ट के दो चक्कर (c) Three revolution of the crankshaft(स) क्रैंकशाफ्ट के तीन चक्कर (d) Four revolution of the crankshaft(द) क्रैंकशाफ्ट के चार चक्कर

iii) Supercharging ______________ the power developed by the engine.

सुपरचार्जिंग से इंजन द्वारा विकसित शक्ति ______________ है।

(a) has no effect(अ) पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता (b) increases(ब) बढ़ती (c) decreases(स) घटती (d) first increase then decrease(द) पहले बढ़ती है फिर घटती है

iv) The ratio of brake power to indicated power is called

ब्रेक शक्ति और सूचित शक्ति के अनुपात को कहा जाता है

(a) Indicated thermal efficiency(अ) सूचित ऊष्मीय दक्षता (b) Relative efficiency(ब) सापेक्षिक दक्षता (c) Mechanical efficiency(स) यांत्रिक दक्षता (d) Volumetric efficiency(द) आयतनिक दक्षता

v) Which of the following is a positive displacement compressor

निम्न में से धनात्मक विस्थापन संपीडक है

(a) Centrifugal compressor(अ) अपकेन्द्री संपीडक (b) Reciprocating compressor(ब) प्रत्यागामी संपीडक (c) Axial flow compressor(स) अक्षीय प्रवाह संपीडक (d) Root blower compressor(द) रूट ब्लोअर संपीडक

2. a) Make a list of solar collectors and explain the construction and working of flat plate collector. 6

सौर संग्राहकों की सूची बनाइये एवं समतल प्लेट संग्राहक की रचना तथा क्रियाविधि समझाइये।

b) Write short notes of the following. 6

i) Tidal energy

ii) Photovoltaic cell

निम्नलिखित पर संक्षिप्त टिप्पणी लिखिए।

(i) ज्वारीय ऊर्जा (ii) फोटोवोल्टिक सेल

3. a) Show the various processes of the Otto cycle by drawing P-V and T-S diagrams. 4

ऑटो चक्र को P-V एवं T-S आरेख बनाकर विभिन्न प्रक्रमों को दर्शाइए।

b) Explain the difference between internal combustion engine and steam engine. 3

आंतरिक दहन इंजन एवं भाप इंजन में अंतर स्पष्ट कीजिये।

c) Explain the working of four stroke cycle petrol engine with the help of a neat diagram. 5

स्पष्ट चित्र की सहायता से चार स्ट्रोक चक्र पेट्रोल इंजन की कार्यप्रणाली समझाइये।

4. a) State the function of a carburetor in a petrol engine. 3

पेट्रोल इंजन में कार्बोरेटर का कार्य बताइये।

b) Why do we feel the necessity of cooling an internal combustion engine? 3

हमें आंतरिक दहन इंजन को ठंडा करने की आवश्यकता क्यों महसूस होती है?

c) Write the advantages and disadvantages of battery-coil and magneto ignition systems. 6

बैटरी-कुंडुल और मैग्नेटो प्रज्वलन तंत्र के लाभ और हानियों को लिखिए।

5. a) Define the following: 4

i) Indicated thermal efficiency

ii) Brake thermal efficiency

iii) Relative efficiency

निम्नलिखित को परिभाषित कीजिये।

(i) सूचित ऊष्मीय दक्षता (ii) ब्रेक ऊष्मीय दक्षता (iii) सापेक्ष दक्षता

b) The readings obtained from the test of a diesel engine operating on a two stroke cycle are as follows. 8

Cylinder diameter = 150 mm; Stroke length = 200 mm; Brake drum diameter = 1 m; Mean effective pressure = 3 bar; Engine speed = 450 rpm; Net brake force = 650 N; Diesel consumption = 4.6 kg/hr; Calorific value of fuel = 44100 kJ/kg

Find

i) Indicated power

ii) Brake power

iii) Mechanical efficiency

iv) Brake thermal efficiency

v) Brake specific fuel consumption

एक द्वि स्ट्रोक चक्र पर कार्यरत डीजल इंजन के परीक्षण से प्राप्त पाठ्यांक निम्नानुसार है

सिलेंडर का व्यास = 150 मिमी.; स्ट्रोक की लम्बाई = 200 मिमी.; ब्रेक ड्रम का व्यास = 1 मीटर; माध्य प्रभावी दाब = 3 बार; इंजन की गति = 450 चक्कर प्रति मिनट; शुद्ध ब्रेक बल = 650 न्यूटन; डीजल की खपत = 4.6 कि.ग्रा./घंटा; ईंधन का ऊष्मा मान = 44100 किलो जूल/कि.ग्रा.

ज्ञात कीजिये।

(i) सूचित शक्ति (ii) ब्रेक शक्ति (iii) यांत्रिक दक्षता (iv) ब्रेक ऊष्मीय दक्षता (v) ब्रेक विशिष्ट ईंधन खपत

6. a) Classify air compressors. Describe the construction and working of single stage single acting reciprocating air compressor with neat sketch. 6

वायु संपीडक को वर्गीकृत करें। स्वच्छ चित्र की सहायता से एकल पद एकल क्रिया वाले प्रत्यागामी वायु संपीडक की संरचना एवं कार्यविधि को समझाइये।

b) Define tonne of refrigeration. What is difference between a refrigerator and a heat pump. Establish a relationship between the coefficient of performance of refrigerant and heat pump. 6

रेफ्रिजरेटर के टन को परिभाषित करें। रेफ्रिजरेटर और ऊष्मा पम्प के बीच क्या अंतर है? रेफ्रिजरन्ट और ऊष्मा पम्प के निष्पादन गुणांक में सम्बन्ध स्थापित कीजिये।

7. a) On what basis are internal combustion engines classified? Write the purpose of cylinder, piston, crank and connecting rod parts of internal combustion engine. 6

आंतरिक दहन इंजनों का वर्गीकरण किन-किन आधारों पर किया जाता है? आंतरिक दहन इंजन के सिलेंडर, पिस्टन, क्रैंक एवं संयोजक दण्ड भागों का उद्देश्य लिखिए।

b) A diesel engine giving 40 kW indicated power. Diesel consumption in this engine is 9 kg/hour. Calorific value of fuel is 45000 kJ/kg. If there is 7.5 kW friction and pumping loss, then find 6

i) Indicated thermal efficiency

ii) Brake thermal efficiency

iii) Mechanical efficiency

एक डीजल इंजन जो 40 किलोवाट सूचित शक्ति देता है। इस इंजन में डीजल की खपत 9 कि.ग्रा./घंटा होती है। ईंधन का कैलोरी मान 45000 कि. जूल/कि.ग्रा. है। यदि 7.5 किलोवाट घर्षण तथा पम्पिंग हानि है तो ज्ञात कीजिये।

(i) सूचित ऊष्मीय दक्षता (ii) ब्रेक ऊष्मीय दक्षता (iii) यांत्रिक दक्षता

8. Write short notes (any four): 4x3=12

i) Biogas energy

ii) Comparison of two stroke and four stroke engine

iii) Fuel cell

iv) Comparison of air cooling and water cooling

v) Difference between centrifugal and axial flow compressor

vi) Window air-conditioner

संक्षिप्त टिप्पणी लिखिए (कोई चार)

(i) बायोगैस ऊर्जा (ii) दो स्ट्रोक और चार स्ट्रोक इंजन की तुलना (iii) ईंधन सेल (iv) वायु शीतलन और जल शीतलन की तुलना (v) अपकेंद्रीय और अक्षीय प्रवाह संपीडक के बीच अंतर (vi) विंडो एयरकंडीशनर