Food Process Engineering & Operations Practice Questions (Q51-55) - Food Science Technology

ICAR PG Food Science Technology 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

The COP of a reversed Carnot cycle is most strongly dependent upon

रिवर्स कार्नो चक्र (reversed Carnot cycle) का प्रदर्शन गुणांक (COP) सर्वाधिक रूप से किस पर निर्भर करता है?

Evaporator temperature वाष्पित्र तापमान Condenser temperature संघनित्र तापमान Refrigerant प्रशीतक Specific heat विशिष्ट ऊष्मा

Sensitivity of reversed Carnot cycle COP to operating temperatures:

The theoretical COP of a reversed Carnot refrigeration cycle is given by $\text{COP} = \frac{T_L}{T_H - T_L} = \frac{T_{\text{evap}}}{T_{\text{cond}} - T_{\text{evap}}}$. Differentiating with respect to $T_L$ shows that changes in the lower temperature (evaporator temperature) yield a substantially greater fractional percentage impact on COP than equal changes in the higher condenser temperature.
While condenser temperature affects COP, evaporator temperature has a proportionally stronger effect.
The Carnot cycle is independent of the working fluid or refrigerant.
Specific heat of fluid does not alter theoretical Carnot cycle limits.

Therefore, option 1 (Evaporator temperature) is the correct answer.

रिवर्स कार्नो चक्र के COP की तापमान संवेदनशीलता:

रिवर्स कार्नो चक्र का प्रदर्शन गुणांक $\text{COP} = \frac{T_L}{T_H - T_L}$ होता है। गणितीय रूप से वाष्पित्र के निम्न तापमान ($T_L$) में थोड़ा सा परिवर्तन भी संघनित्र तापमान ($T_H$) की तुलना में COP पर सर्वाधिक प्रभाव डालता है।
संघनित्र तापमान का प्रभाव पड़ता है किन्तु वाष्पित्र तापमान जितना तीव्र नहीं।
कार्नो चक्र कार्यशील तरल (प्रशीतक) के प्रकार पर निर्भर नहीं करता।
विशिष्ट ऊष्मा से कार्नो चक्र की दक्षता प्रभावित नहीं होती।

अतः विकल्प 1 (वाष्पित्र तापमान) सही उत्तर है।

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ICAR PG Food Science Technology 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

For winter air conditioning, the relative humidity should not be more than

शीतकालीन वातानुकूलन (winter air conditioning) के लिए, सापेक्ष आर्द्रता (relative humidity) किससे अधिक नहीं होनी चाहिए?

$40\%$ $40\%$ $60\%$ $60\%$ $75\%$ $75\%$ $90\%$ $90\%$

ICAR PG Food Science Technology 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

The relationship between Heat Utilization Factor (HUF) and Coefficient of Performance (COP) of a grain dryer is expressed as

अनाज ड्रायर के ऊष्मा उपयोग कारक (HUF) और प्रदर्शन गुणांक (COP) के बीच का संबंध किस प्रकार व्यक्त किया जाता है?

$\text{HUF} = 1 + \text{COP}$ $\text{HUF} = 1 + \text{COP}$ $\text{HUF} = 1 - \text{COP}$ $\text{HUF} = 1 - \text{COP}$ $\text{HUF} = \text{COP}$ $\text{HUF} = \text{COP}$ $\text{HUF} = 1/\text{COP}$ $\text{HUF} = 1/\text{COP}$

Thermal efficiency relationships in convective grain drying psychrometry:

The sum of heat utilization and performance ratio does not equal an additive increment above unity.
In grain drying thermodynamics, the Heat Utilization Factor is defined as $\text{HUF} = \frac{T_1 - T_2}{T_1 - T_0}$ and the thermal Coefficient of Performance (or loss fraction) is defined as $\text{COP} = \frac{T_2 - T_0}{T_1 - T_0}$, where $T_1$ is entering hot air temperature, $T_2$ is exhaust air temperature, and $T_0$ is ambient air temperature. Consequently, $\text{HUF} + \text{COP} = \frac{(T_1 - T_2) + (T_2 - T_0)}{T_1 - T_0} = \frac{T_1 - T_0}{T_1 - T_0} = 1$, leading directly to $\text{HUF} = 1 - \text{COP}$.
HUF and COP represent complementary energy proportions.
HUF is not the reciprocal of COP.

Therefore, option 2 ($\text{HUF} = 1 - \text{COP}$) is the correct answer.

अनाज ड्रायर में HUF और COP का ऊष्मागतिकीय संबंध:

यह योग 1 से अधिक नहीं होता।
ड्रायर साइक्रोमेट्री में, ऊष्मा उपयोग कारक $\text{HUF} = \frac{T_1 - T_2}{T_1 - T_0}$ तथा प्रदर्शन गुणांक $\text{COP} = \frac{T_2 - T_0}{T_1 - T_0}$ होता है (जहाँ $T_1$ गर्म हवा का तापमान, $T_2$ निकास तापमान और $T_0$ परिवेशी तापमान है)। दोनों का योग $\text{HUF} + \text{COP} = 1$ होता है, जिससे $\text{HUF} = 1 - \text{COP}$ प्राप्त होता है।
दोनों बराबर नहीं होते।
यह व्युत्क्रम नहीं है।

अतः विकल्प 2 ($\text{HUF} = 1 - \text{COP}$) सही उत्तर है।

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ICAR PG Food Science Technology 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

In a multiple effect evaporator,

एक बहु-प्रभाव वाष्पित्र (multiple effect evaporator) में क्या होता है?

Fresh steam is supplied from a source for each 'effect' प्रत्येक 'प्रभाव' के लिए स्रोत से ताजी भाप की आपूर्ति की जाती है No steam is used for the subsequent 'effect' बाद के 'प्रभाव' के लिए किसी भाप का उपयोग नहीं किया जाता है Steam produced in the first effect is used for the next 'effect' पहले प्रभाव में उत्पन्न भाप का उपयोग अगले 'प्रभाव' के लिए किया जाता है Heat is supplied through electrical heaters ऊष्मा की आपूर्ति विद्युत हीटरों के माध्यम से की जाती है

Operating principle of multiple effect evaporation:

Supplying fresh live steam to each vessel independently describes parallel single-effect evaporators operating in tandem, which forfeits thermal steam economy.
Steam or vapor must be transferred to drive subsequent concentration vessels.
In a multiple effect evaporator, fresh boiler steam is supplied only to the first effect. The vapor generated by boiling the liquid in the first effect is routed as the heating steam into the calandria (heating chamber) of the second effect, which operates at a lower pressure and boiling point, achieving high steam economy.
Industrial evaporators utilize low-pressure saturated boiler steam rather than electric resistance heaters.

Therefore, option 3 is the correct answer.

मल्टीपल इफेक्ट इवेपोरेटर (बहु-प्रभाव वाष्पित्र) का सिद्धांत:

सभी में ताजी भाप देने से भाप की खपत बहुत अधिक बढ़ जाती है।
आगे के प्रभावों में वाष्प का उपयोग अनिवार्य होता है।
बहु-प्रभाव वाष्पित्र में, ताजी बॉयलर भाप केवल पहले प्रभाव में दी जाती है। पहले प्रभाव में तरल के उबलने से बनी भाप (वाष्प) को अगले प्रभाव के हीटिंग माध्यम के रूप में उपयोग किया जाता है (जो कम दाब और कम क्वथनांक पर कार्य करता है), जिससे भाप की भारी बचत होती है।
औद्योगिक संयंत्रों में विद्युत हीटर का उपयोग नहीं होता।

अतः विकल्प 3 सही उत्तर है।

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ICAR PG Food Science Technology 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

At _______ relative humidity, the dry bulb temperature, wet bulb temperature and dew point temperature are identical.

किस सापेक्ष आर्द्रता (relative humidity) पर शुष्क बल्ब तापमान (DBT), आर्द्र बल्ब तापमान (WBT) और ओस बिंदु तापमान (DPT) समान होते हैं?

$10\%$ $10\%$ $50\%$ $50\%$ $100\%$ $100\%$ Difficult to predict भविष्यवाणी करना कठिन

Psychrometric saturation temperature relationships:

At $10\%$ relative humidity, the air is dry; evaporative cooling depresses wet-bulb temperature significantly below dry-bulb temperature.
At $50\%$ relative humidity, $\text{DBT} \gt \text{WBT} \gt \text{DPT}$.
At $100\%$ relative humidity, the air-water vapor mixture is completely saturated. Because the air cannot hold additional water vapor, no evaporative cooling occurs from the wet bulb wick, and condensation begins immediately upon any cooling, meaning dry bulb temperature (DBT), wet bulb temperature (WBT), and dew point temperature (DPT) are exactly identical ($\text{DBT} = \text{WBT} = \text{DPT}$).
This is a fundamental, fully defined thermodynamic state of saturated moist air.

Therefore, option 3 ($100\%$) is the correct answer.

साइक्रोमेट्री में संतृप्त वायु की विशेषताएं:

$10\%$ आर्द्रता पर वाष्पीकरण से WBT, DBT से बहुत कम होता है।
$50\%$ आर्द्रता पर DBT > WBT > DPT होता है।
$100\%$ सापेक्ष आर्द्रता पर हवा जलवाष्प से पूरी तरह संतृप्त होती है। ऐसी स्थिति में गीले बल्ब से पानी का वाष्पीकरण शून्य हो जाता है, जिससे शुष्क बल्ब तापमान (DBT), आर्द्र बल्ब तापमान (WBT) और ओस बिंदु तापमान (DPT) तीनों पूरी तरह बराबर ($\text{DBT} = \text{WBT} = \text{DPT}$) हो जाते हैं।
यह ऊष्मागतिकी का निश्चित नियम है।

अतः विकल्प 3 ($100\%$) सही उत्तर है।

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