निम्नलिखित में से कौन सा तत्व AISI 304 में उपस्थित नहीं होता...

सभी विषय द्रव दूध प्रसंस्करण, डेयरी उत्पाद निर्माण, संवेदी मूल्यांकन एवं पैकेजिंग डेयरी प्रसंस्करण उपकरण, संयंत्र अभिकल्पन एवं कंप्यूटर अनुप्रयोग तरल यांत्रिकी, प्रशीतन, ऊष्मा अंतरण, यांत्रिक एवं विद्युत अभियांत्रिकी

Q.116

ICAR AIEEA PG Dairy Technology 09 July 2023 (Shift 1) Paper

MCQ (Single Correct) +4 −1

A hot metal piece kept in air gets cool from $90^\circ\text{C}$ to $80^\circ\text{C}$ in $t_1\text{ seconds}$, from $80^\circ\text{C}$ to $70^\circ\text{C}$ in $t_2\text{ seconds}$ and from $70^\circ\text{C}$ to $60^\circ\text{C}$ in $t_3\text{ seconds}$. Under these circumstances,

which of the following describes the relationship between $t_1$, $t_2$ and $t_3$ ?

हवा में रखा एक गर्म धातु का टुकड़ा $90^\circ\text{C}$ से $80^\circ\text{C}$ तक ठंडा होने में $t_1\text{ सेकंड}$, $80^\circ\text{C}$ से $70^\circ\text{C}$ तक ठंडा होने में $t_2\text{ सेकंड}$ और $70^\circ\text{C}$ से $60^\circ\text{C}$ तक ठंडा होने में $t_3\text{ सेकंड}$ लेता है। इन परिस्थितियों में, $t_1$, $t_2$ और $t_3$ के बीच का संबंध कौन सा दर्शाता है?

$t_1 < t_2 < t_3$ $t_1 < t_2 < t_3$ $t_1 > t_2 > t_3$ $t_1 > t_2 > t_3$ $t_1 = t_2 = t_3$ $t_1 = t_2 = t_3$ $t_1 = t_2 + t_3$ $t_1 = t_2 + t_3$

Kinetics of cooling governed by Newton's law of cooling:

According to Newton's law of cooling, the rate of heat loss and temperature drop ($-\frac{dT}{dt}$) is directly proportional to the temperature difference between the body and the ambient surroundings: $\frac{dT}{dt} = -k(T - T_{\text{surr}})$. As the metal cools down, $(T - T_{\text{surr}})$ progressively decreases, meaning the cooling rate progressively slows down. Consequently, cooling across equal temperature intervals ($10^\circ\text{C}$ drops) takes progressively longer times, so $t_1 \lt t_2 \lt t_3$.
$t_1 \gt t_2 \gt t_3$ would imply the cooling rate is accelerating as temperature drops, which violates thermodynamic cooling kinetics.
$t_1 = t_2 = t_3$ would only occur if cooling rate were constant and independent of ambient temperature difference.
$t_1 = t_2 + t_3$ is physically invalid.

Therefore, option 1 ($t_1 \lt t_2 \lt t_3$) is the correct answer.

न्यूटन के शीतलन नियम अनुसार शीतलन गतिकी:

न्यूटन के शीतलन नियमानुसार ऊष्मा ह्रास की दर पिंड और परिवेश के बीच तापमान के अंतर के समानुपाती होती है: $-\frac{dT}{dt} \propto (T - T_0)$। जैसे-जैसे पिंड ठंडा होता जाता है, तापमान का अंतर घटता जाता है जिससे शीतलन की दर धीमी होती जाती है। अतः समान $10^\circ\text{C}$ तापमान गिरने में लगा समय क्रमशः बढ़ता जाएगा, अर्थात् $t_1 \lt t_2 \lt t_3$ होगा।
$t_1 \gt t_2 \gt t_3$ का अर्थ होगा शीतलन दर तेज होना, जो असंभव है।
$t_1 = t_2 = t_3$ केवल नियत शीतलन दर में संभव होता।
$t_1 = t_2 + t_3$ अमान्य संबंध है।

अतः विकल्प 1 सही उत्तर है।

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Q.117

ICAR AIEEA PG Dairy Technology 09 July 2023 (Shift 1) Paper

MCQ (Single Correct) +4 −1

What is the resultant force of two forces of magnitude $3\text{ N}$ and $5\text{ N}$ acting at an angle of $60^\circ$ ?

$60^\circ$ के कोण पर कार्यरत $3\text{ N}$ और $5\text{ N}$ परिमाण के दो बलों का परिणामी बल क्या है?

$6\text{ N}$ $6\text{ N}$ $8\text{ N}$ $8\text{ N}$ $7\text{ N}$ $7\text{ N}$ $9\text{ N}$ $9\text{ N}$

Parallelogram law of vector force addition:

$6\text{ N}$ is an incorrect computation.
$8\text{ N}$ represents direct scalar addition ($3 + 5$), which occurs only when the forces are collinear at $\theta = 0^\circ$.
By the parallelogram law of forces, the resultant magnitude $R$ of two forces $P = 3\text{ N}$ and $Q = 5\text{ N}$ acting at an angle $\theta = 60^\circ$ is given by: $R = \sqrt{P^2 + Q^2 + 2 P Q \cos\theta} = \sqrt{3^2 + 5^2 + 2(3)(5)\cos(60^\circ)}$. Since $\cos(60^\circ) = 0.5$: $R = \sqrt{9 + 25 + 30(0.5)} = \sqrt{34 + 15} = \sqrt{49} = 7\text{ N}$.
$9\text{ N}$ exceeds the maximum possible vector sum ($3 + 5 = 8\text{ N}$).

Therefore, option 3 ($7\text{ N}$) is the correct answer.

बलों के समांतर चतुर्भुज नियम द्वारा परिणामी बल की गणना:

$6\text{ N}$ गलत परिणाम है।
$8\text{ N}$ सीधा अदिश योग ($3 + 5$) है जो केवल $0^\circ$ कोण पर होता।
समांतर चतुर्भुज नियमानुसार दो बलों $P = 3\text{ N}$ तथा $Q = 5\text{ N}$ के बीच का कोण $\theta = 60^\circ$ होने पर परिणामी बल: $R = \sqrt{P^2 + Q^2 + 2 P Q \cos(60^\circ)} = \sqrt{3^2 + 5^2 + 2 \times 3 \times 5 \times 0.5} = \sqrt{9 + 25 + 15} = \sqrt{49} = 7\text{ N}$ होता है।
$9\text{ N}$ अधिकतम संभव योग ($8\text{ N}$) से अधिक है।

अतः विकल्प 3 सही उत्तर है।

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Q.118

ICAR AIEEA PG Dairy Technology 09 July 2023 (Shift 1) Paper

MCQ (Single Correct) +4 −1

Co-efficient of friction is the ratio of :

घर्षण गुणांक (Co-efficient of friction) किसका अनुपात है?

Force of friction to reaction between two bodies घर्षण बल और दो पिंडों के बीच प्रतिक्रिया का Force of limiting friction to reaction between two bodies सीमांत घर्षण बल और दो पिंडों के बीच प्रतिक्रिया का Force of friction to normal reaction between two bodies घर्षण बल और दो पिंडों के बीच अभिलंब प्रतिक्रिया का Force of limiting friction to normal reaction between two bodies सीमांत घर्षण बल और दो पिंडों के बीच अभिलंब प्रतिक्रिया का

Laws of dry friction (Coulomb friction):

Omits the essential specifications of "limiting" friction and "normal" direction of the reaction force.
Specifies limiting friction but omits that the reaction must be normal (perpendicular) to the contact surfaces.
Specifies normal reaction but refers to variable kinetic or static friction rather than the defined maximum static threshold.
According to the fundamental laws of static friction, the coefficient of static friction ($\mu$) is strictly defined as the constant ratio of the maximum force of limiting friction ($F_{\text{lim}}$) to the normal reaction ($R_N$) pressing the two contacting surfaces together: $\mu = \frac{F_{\text{lim}}}{R_N}$.

Therefore, option 4 (Force of limiting friction to normal reaction between two bodies) is the correct answer.

घर्षण के नियम और घर्षण गुणांक की परिभाषा:

इसमें 'सीमांत' और 'अभिलंब' प्रतिक्रिया स्पष्ट नहीं है।
इसमें प्रतिक्रिया का 'अभिलंब' (normal) होना शामिल नहीं है।
इसमें अधिकतम सीमांत घर्षण का उल्लेख नहीं है।
घर्षण के नियमों के अनुसार स्थैतिक घर्षण गुणांक ($\mu$) दो संपर्क तलों के बीच उत्पन्न अधिकतम सीमांत घर्षण बल ($F_{\text{lim}}$) और अभिलंब प्रतिक्रिया ($R_N$) का अनुपात होता है: $\mu = \frac{F_{\text{lim}}}{R_N}$।

अतः विकल्प 4 सही उत्तर है।

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Q.119

ICAR AIEEA PG Dairy Technology 09 July 2023 (Shift 1) Paper

MCQ (Single Correct) +4 −1

Which of the following will be the highest internal pressure for heat exchanger for UHT processing ?

UHT प्रसंस्करण के लिए हीट एक्सचेंजर का उच्चतम आंतरिक दबाव

निम्नलिखित में से कौन सा होगा?

$6\text{--}8\text{ psi}$ $6\text{--}8\text{ psi}$ $2\text{--}4\text{ bar}$ $2\text{--}4\text{ bar}$ $6\text{--}8\text{ bar}$ $6\text{--}8\text{ bar}$ $2\text{--}4\text{ psi}$ $2\text{--}4\text{ psi}$

Pressure requirements in Ultra-High Temperature (UHT) sterilization systems:

$6\text{--}8\text{ psi}$ ($0.4\text{--}0.55\text{ bar}$) is below atmospheric steam saturation pressure and milk would instantly boil.
$2\text{--}4\text{ bar}$ corresponds to saturation pressures at $120\text{--}143^\circ\text{C}$, but lacks sufficient operating overpressure margin to suppress boiling, prevent cavitation, and overcome piping hydraulic resistance.
In continuous UHT processing systems (operating at $135\text{--}150^\circ\text{C}$), the product must be maintained under substantial internal overpressure ($6\text{--}8\text{ bar}$) throughout the heating and holding sections to prevent boiling, suppress flash evaporation, overcome pressure drops across plate/tubular geometries, and maintain sterile forward flow through the back-pressure valve.
$2\text{--}4\text{ psi}$ is far below minimum requirements.

Therefore, option 3 ($6\text{--}8\text{ bar}$) is the correct answer.

UHT पाश्चुरीकरण एवं निर्जीवीकरण प्रणालियों में आंतरिक दबाव:

$6\text{--}8\text{ psi}$ अत्यधिक कम दबाव है जिससे दूध उबल जाएगा।
$2\text{--}4\text{ bar}$ सामान्य परिचालन हेतु पर्याप्त बैक-प्रेशर मार्जिन प्रदान नहीं करता।
निरंतर UHT प्रसंस्करण संयंत्रों ($135\text{--}150^\circ\text{C}$) में दूध को उबलने और वाष्प बनने से रोकने तथा हीट एक्सचेंजर में सुचारू प्रवाह बनाए रखने के लिए हीटिंग व होल्डिंग सेक्शन में उच्चतम आंतरिक दबाव $6\text{--}8\text{ bar}$ (लगभग $90\text{--}115\text{ psi}$) तक रखा जाता है।
$2\text{--}4\text{ psi}$ अमान्य है।

अतः विकल्प 3 सही उत्तर है।

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Q.120

ICAR AIEEA PG Dairy Technology 09 July 2023 (Shift 1) Paper

MCQ (Single Correct) +4 −1

Which of the following element is not present in AISI 304 but present in AISI 316 Stainless steel ?

निम्नलिखित में से कौन सा तत्व AISI 304 में उपस्थित नहीं होता लेकिन AISI 316 स्टेनलेस स्टील में उपस्थित होता है?

Chromium क्रोमियम Molybdenum मॉलिब्डेनम Nickel निकेल Carbon कार्बन

Chemical composition differences between austenitic stainless steels in dairy engineering:

Chromium is the base passivation alloying element present in both AISI 304 ($18\%$) and AISI 316 ($16\text{--}18\%$).
Molybdenum ($2\text{--}3\%$) is deliberately added to AISI 316 stainless steel to provide superior resistance to pitting and crevice corrosion caused by chloride ions and harsh acid sanitizers, but is completely absent in standard AISI 304 stainless steel ($18/8$ Cr-Ni).
Nickel is present in both austenitic grades ($8\text{--}10.5\%$ in 304; $10\text{--}14\%$ in 316) to stabilize the face-centered cubic austenite phase.
Carbon is present in small controlled amounts in both alloys (typically $\le 0.08\%$, or $\le 0.03\%$ in 304L/316L).

Therefore, option 2 (Molybdenum) is the correct answer.

AISI 304 और AISI 316 स्टेनलेस स्टील की रासायनिक संरचना:

क्रोमियम दोनों ग्रेडों (304 में लगभग $18\%$ और 316 में $16\text{--}18\%$) में अनिवार्य रूप से उपस्थित होता है।
मॉलिब्डेनम ($2\text{--}3\%$) विशेष रूप से AISI 316 स्टेनलेस स्टील में मिलाया जाता है ताकि क्लोराइड आयनों और अम्लीय वातावरण में पिटिंग (गर्तिका) संक्षारण से बचाव हो सके, जबकि यह AISI 304 में अनुपस्थित होता है।
निकेल दोनों ग्रेडों में ऑस्टेनाइट संरचना को स्थिर रखने हेतु उपस्थित होता है।
कार्बन दोनों ग्रेडों में अल्प मात्रा में उपस्थित रहता है।

अतः विकल्प 2 सही उत्तर है।

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