Two alternating quantities having same frequency but having...

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Q.116

ICAR AIEEA PG Dairy Technology 14 July 2023 Shift-1 Paper

MCQ (Single Correct)

Two plates placed at $160\text{ mm}$ apart are maintained at $1200^\circ\text{C}$ and $80^\circ\text{C}$. The heat transfer between the two bodies occurs mainly due to:

$160\text{ mm}$ की दूरी पर रखी दो प्लेटें $1200^\circ\text{C}$ और $80^\circ\text{C}$ पर रखी गई हैं। दोनों पिंडों के बीच ऊष्मा स्थानांतरण मुख्य रूप से किसके कारण होता है?

Forced convection प्रणोदित संवहन Radiation विकिरण Conduction चालन Natural convection प्राकृतिक संवहन

Thermal radiative heat transfer is governed by the Stefan-Boltzmann law, scaling with the fourth power of absolute thermodynamic temperature ($q \propto T_1^4 - T_2^4$). At high temperatures ($1200^\circ\text{C} = 1473\text{ K}$), the $T^4$ term ($1473^4 \approx 4.7 \times 10^{12}$) dwarfs convective and conductive components, making radiation overwhelmingly the dominant mode of heat exchange.

Option analysis:

Forced convection: Requires external fans or blowers, minor compared to $T^4$ radiation.
Radiation: Correct, dominates heat transfer at elevated temperatures ($\gt 1000^\circ\text{C}$).
Conduction: Air conduction across a $160\text{ mm}$ gap is negligible.
Natural convection: Buoyancy currents carry only a minor fraction of the total heat flux compared to radiation.

स्टीफन-बोल्ट्ज़मान के नियम के अनुसार तापीय विकिरण परम तापमान की चतुर्थ घात के समानुपाती होता है ($q \propto T_1^4 - T_2^4$)। जब एक प्लेट $1200^\circ\text{C}$ ($1473\text{ K}$) जैसे अत्यधिक उच्च तापमान पर हो, तो विकिरण से होने वाला ऊष्मा स्थानांतरण संवहन और चालन की तुलना में अत्यधिक प्रबल और मुख्य हो जाता है।

विकल्प विश्लेषण:

प्रणोदित संवहन: इसके लिए पंखे आदि की आवश्यकता होती है।
विकिरण: सही उत्तर है, क्योंकि उच्च तापमान पर विकिरण ही ऊष्मा स्थानांतरण का प्रमुख साधन होता है।
चालन: $160\text{ mm}$ हवा के अंतराल में चालन नगण्य होता है।
प्राकृतिक संवहन: विकिरण की तुलना में बहुत कम ऊष्मा स्थानांतरित करता है।

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Q.117

ICAR AIEEA PG Dairy Technology 14 July 2023 Shift-1 Paper

MCQ (Single Correct)

Polar moment of inertia of a circle ($I_p$) is given by:

एक वृत्त का ध्रुवीय जड़त्व आघूर्ण ($I_p$) किसके द्वारा दिया जाता है?

$\frac{\pi d^4}{64}$ $\frac{\pi d^4}{64}$ $\frac{\pi d^4}{32}$ $\frac{\pi d^4}{32}$ $\frac{\pi d^4}{16}$ $\frac{\pi d^4}{16}$ $\frac{\pi d^3}{32}$ $\frac{\pi d^3}{32}$

For a circular cross-section of diameter $d$, the rectangular area moments of inertia about the centroidal axes are $I_{xx} = I_{yy} = \frac{\pi d^4}{64}$. By the Perpendicular Axis Theorem, the polar moment of inertia ($I_p$ or $J$) about an axis perpendicular to the plane of the circle is the sum of both orthogonal moments:

$$I_p = I_{xx} + I_{yy} = \frac{\pi d^4}{64} + \frac{\pi d^4}{64} = \frac{\pi d^4}{32}$$

Option analysis:

$\frac{\pi d^4}{64}$: Represents planar moment of inertia ($I_{xx}$ or $I_{yy}$), not polar moment.
$\frac{\pi d^4}{32}$: Correct polar moment of inertia of a circular section.
$\frac{\pi d^4}{16}$: Incorrect.
$\frac{\pi d^3}{32}$: Represents polar section modulus ($Z_p$), not moment of inertia.

$d$ व्यास वाले वृत्ताकार परिच्छेद के लिए केंद्रीय अक्षों के परितः जड़त्व आघूर्ण $I_{xx} = I_{yy} = \frac{\pi d^4}{64}$ होता है। लंबवत अक्ष प्रमेय के अनुसार, तल के लंबवत ध्रुवीय जड़त्व आघूर्ण ($I_p$) दोनों का योग होता है:

$$I_p = I_{xx} + I_{yy} = \frac{\pi d^4}{64} + \frac{\pi d^4}{64} = \frac{\pi d^4}{32}$$

विकल्प विश्लेषण:

$\frac{\pi d^4}{64}$: यह केवल एक अक्ष के परितः जड़त्व आघूर्ण है।
$\frac{\pi d^4}{32}$: सही उत्तर है, जो वृत्त का ध्रुवीय जड़त्व आघूर्ण है।
$\frac{\pi d^4}{16}$: गलत मान है।
$\frac{\pi d^3}{32}$: यह ध्रुवीय परिच्छेद मापांक है।

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Q.118

ICAR AIEEA PG Dairy Technology 14 July 2023 Shift-1 Paper

MCQ (Single Correct)

Two alternating quantities having same frequency but having different zero points are said to have:

समान आवृत्ति वाली लेकिन अलग-अलग शून्य बिंदु वाली दो प्रत्यावर्ती राशियों के बीच क्या कहा जाता है?

Current difference धारा अंतर Phase difference कलांतर Zero difference शून्य अंतर Voltage difference वोल्टेज अंतर

In alternating current (AC) circuit theory, when two sinusoidal quantities (such as voltage and current, or two voltages) have the identical frequency but pass through their corresponding zero points (or maximum values) at different instants of time, they are said to have a phase difference (or phase displacement $\phi$).

Option analysis:

Current difference: General arithmetic difference in amperes.
Phase difference: Correct, angular time displacement between waveforms of identical frequency.
Zero difference: Non-standard phrase.
Voltage difference: General potential difference in volts.

प्रत्यावर्ती धारा (AC) परिपथ में, जब समान आवृत्ति वाली दो ज्यावक्रीय राशियां (जैसे वोल्टेज और धारा) समय के अलग-अलग क्षणों पर अपने शून्य मान या शिखर मान को प्राप्त करती हैं, तो उनके बीच के कोणीय विस्थापन को 'कलांतर' (फेज अंतर) कहा जाता है।

विकल्प विश्लेषण:

धारा अंतर: साधारण मानों का अंतर है।
कलांतर: सही उत्तर है, जो तरंगों के शून्य बिंदुओं के समय अंतर को दर्शाता है।
शून्य अंतर: अमान्य शब्द है।
वोल्टेज अंतर: विभव का अंतर है।

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Q.119

ICAR AIEEA PG Dairy Technology 14 July 2023 Shift-1 Paper

MCQ (Single Correct)

A device fitted on the crown plate of fire box and used to prevent damage of heating surface in case of low water level is:

फायर बॉक्स की क्राउन प्लेट पर लगा एक उपकरण जो पानी का स्तर कम होने की स्थिति में हीटिंग सतह को नुकसान से बचाने के लिए उपयोग किया जाता है:

Water level indicator जल स्तर संकेतक Safety valve सुरक्षा वाल्व Fusible plug फ्यूजिबल प्लग Steam trap स्टीम ट्रैप

A fusible plug is a critical safety boiler mounting fitted directly on the crown plate of the firebox furnace. When the boiler water drops below the safe minimum level, the fusible metal core (low-melting-point tin alloy) is no longer cooled by water and melts due to intense furnace heat, opening an orifice that allows high-pressure steam and water to extinguish the fire and prevent disastrous explosion or crown collapse.

Option analysis:

Water level indicator: External visual glass gauge showing water level.
Safety valve: Releases excess steam pressure to prevent over-pressurization.
Fusible plug: Correct, melts during low water conditions to quench furnace fire.
Steam trap: Drains condensed water from steam lines without leaking live steam.

फ्यूजिबल प्लग बॉयलर की एक अनिवार्य सुरक्षा माउंटिंग है जो फायरबॉक्स की क्राउन प्लेट पर लगी होती है। जब बॉयलर में पानी का स्तर खतरनाक रूप से कम हो जाता है, तो पानी के संपर्क के अभाव में इसका कम गलनांक वाला धातु कोर पिघल जाता है। इससे बॉयलर की भाप और पानी भट्टी में गिरकर आग को बुझा देते हैं, जिससे बॉयलर फटने से बच जाता है।

विकल्प विश्लेषण:

जल स्तर संकेतक: यह बाहर से जल स्तर देखने का कांच का गेज है।
सुरक्षा वाल्व: अतिरिक्त भाप दबाव को बाहर निकालता है।
फ्यूजिबल प्लग: सही उत्तर है, जो जल स्तर कम होने पर पिघलकर सुरक्षा प्रदान करता है।
स्टीम ट्रैप: भाप लाइनों से संघनित जल निकालने का यंत्र है।

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Q.120

ICAR AIEEA PG Dairy Technology 14 July 2023 Shift-1 Paper

MCQ (Single Correct)

Turbulence in the flow of milk in between plates is mainly achieved by:

प्लेटों के बीच दूध के प्रवाह में विक्षोभ (टर्बुलेंस) मुख्य रूप से किसके द्वारा प्राप्त किया जाता है?

Excessive flow rate अत्यधिक प्रवाह दर Corrugations in plate प्लेट में गलियारे Too narrow gap between plates प्लेटों के बीच बहुत संकीर्ण अंतर Increase in milk density दूध के घनत्व में वृद्धि

In plate heat exchangers (PHE) used for milk pasteurization and cooling, the stainless steel plates are pressed with intricate chevron or herringbone corrugations. These corrugations induce continuous flow disruption, swirling, and vortex mixing, triggering highly turbulent flow at low Reynolds numbers ($Re \approx 10 - 100$) without requiring excessive pumping velocities, thereby maximizing heat transfer rates.

Option analysis:

Excessive flow rate: High velocities increase pumping pressure drop and erosion, not the primary mechanism.
Corrugations in plate: Correct, pressed surface patterns mechanically force fluid into swirling turbulence.
Too narrow gap between plates: Narrow gaps create thin films, but corrugations create turbulence.
Increase in milk density: Milk density is a fixed physical property ($1030\text{ kg/m}^3$), not an operational parameter.

प्लेट हीट एक्सचेंजर (PHE) में स्टेनलेस स्टील प्लेटों की सतह पर विशिष्ट हेरिंगबोन या शेवरॉन आकार की नालीदार बनावट (कोरूगेशन) बनाई जाती है। ये खांचे दूध के प्रवाह को लगातार दिशा बदलकर घुमावदार बना देते हैं, जिससे बहुत कम रेनॉल्ड्स संख्या पर भी तीव्र विक्षोभ (टर्बुलेंस) उत्पन्न होता है और उच्च ऊष्मा स्थानांतरण दर प्राप्त होती है।

विकल्प विश्लेषण:

अत्यधिक प्रवाह दर: पंप पर अत्यधिक दबाव डालती है।
प्लेट में नालीदार खांचे: सही उत्तर है, जो प्लेटों के बीच प्रवाह में टर्बुलेंस उत्पन्न करने का मुख्य कारण हैं।
प्लेटों के बीच बहुत संकीर्ण अंतर: पतली फिल्म बनाता है लेकिन अशांति नालीदार बनावट से आती है।
दूध के घनत्व में वृद्धि: यह एक स्थिर गुण है।