DUET Admission 2027 Model Exam 018 - কেমিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং (ChE)
Chemical Engineering · আসন সংখ্যা: 30
১ম পত্র: নন-টেকনিক্যাল (পদার্থবিজ্ঞান, রসায়ন, গণিত ও ইংরেজি)
পদার্থবিজ্ঞান (৪০) · রসায়ন (৪০) · গণিত (৪০) · ইংরেজি (৩০)বিভাগ-ক: বহু নির্বাচনি প্রশ্ন (MCQ)
৪০টি প্রশ্ন × ১.৫ নম্বর = ৬০ নম্বর (নেগেটিভ মার্ক ০.২৫)Centripetal acceleration-এর dimension কী?
Centripetal force-এর dimension কী?
F_c=mv²/r formula dimensionalভাবে সঠিক কেন?
ω=2πf relation-এ 2π-এর dimension কী?
একটি car-এর speed একই রেখে turn radius কমালে required centripetal force কী হবে?
একটি car-এর turn radius একই রেখে speed কমালে required force কী হবে?
একটি car-এর speed দ্বিগুণ করলে একই radius-এ friction requirement কী হবে?
Centrifugal force-এর apparent effect কোন everyday example-এ দেখা যায়?
বাস বাঁ দিকে turn করলে passenger কোন দিকে হেলে পড়ার tendency দেখায়?
বাস turn করার সময় passenger-এর outward tendency কী নামে পরিচিত?
\(\text{H₂O}\) অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণুতে মোট বন্ধনজোড় (Bond Pair) ইলেকট্রন কতটি?
\(\text{BeCl₂}\) অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণুতে নিঃসঙ্গ মুক্তজোড় (Lone Pair) ইলেকট্রন সংখ্যা কত?
C মৌলটির বিশিষ্ট রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য কোনটি?
P মৌলটির বিশিষ্ট রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য কোনটি?
F মৌলটির বিশিষ্ট রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য কোনটি?
পর্যায় সারণিতে Ar মৌলটি কোন গ্রুপে অবস্থিত?
পরম শূন্য তাপমাত্রায় (0 K) আদর্শ গ্যাসের ক্ষেত্রে নিচের কোনটি সত্য?
V (Z=23) এর ইলেকট্রন বিন্যাসে অযুগ্ম (Unpaired) ইলেকট্রন সংখ্যা কত?
পর্যায় সারণিতে Na মৌলটি কোন গ্রুপে অবস্থিত?
\(PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g) - Q kJ\) বিক্রিয়াটিতে নিষ্ক্রিয় গ্যাস (যেমন আর্গন) স্থির আয়তনে যোগ করলে সাম্যাবস্থার কী পরিবর্তন হবে?
+ 4i এর real part কত?
complex number (a, b)-এর multiplicative inverse কোনটি?
|z| = 0 হলে নিচের কোনটি সঠিক?
principal argument-এর range কোনটি?
z = cos θ + i sin θ হলে zⁿ + z⁻ⁿ = কত?
|z - 1| = |z + 1| হলে z কোথায় অবস্থিত?
arg z = 0 হলে z কেমন সংখ্যা?
C0 + 11C11 এর মান কত?
x³ + 1x² - 3x - 3 বহুপদটি কীভাবে উৎপাদিত হয়?
জন ব্যক্তির একটি গোল টেবিলে কত উপায়ে বসানো যেতে পারে?
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'The young inventor was naturally endowed ___ exceptional mechanical intuition.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'The tensile resilience of substandard iron is markedly inferior ___ structural grade steel.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'The chief examiner was known never to be partial ___ any particular candidate.'
I ___ my homework now.
Neither the principal nor the teachers ___ present today.
Complete the sentence using the correct conditional structure:
'Had the structural engineer #1 noticed the microcrack earlier, the foundation ___ from shifting.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'He discovered that he was highly allergic ___ penicillin.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'The digital sensor is precisely attuned ___ ultrasonic frequencies.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'The mother clasped the rescued child ___ her breast.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'The empirical findings were entirely contrary ___ established theoretical expectations.'
বিভাগ-খ: সংক্ষিপ্ত ও বর্ণনামূলক লিখিত প্রশ্ন (Written/CQ)
১৮টি প্রশ্ন × ৫ নম্বর = ৯০ নম্বর\(1000\,\text{kg}\) ভরের একটি গাড়ি \(20\,\text{m/s}\) বেগে চলছিল। ব্রেক প্রয়োগ করে \(5\,\text{s}\)-এর মধ্যে গাড়িটিকে স্থির করা হলো।
(ক) গাড়ির ত্বরণ (মন্দন) এবং ব্রেকজনিত বল নির্ণয় করো।
(খ) ব্রেক করার পর গাড়িটি থামার পূর্বে কত দূরত্ব অতিক্রম করবে? [মান: ৫]
গণনা:
- \(m = 1000\,\text{kg}, u = 20\,\text{m/s}, v = 0, t = 5\,\text{s}\)
(ক) মন্দন: \[a = \frac{v - u}{t} = \frac{0 - 20}{5} = -4\,\text{m/s}^2 \implies \text{মন্দন} = \mathbf{4\,\text{m/s}^2}\]
ব্রেকজনিত বল: \[F = m \cdot a = 1000 \times (-4) = -4000\,\text{N} \implies \mathbf{4\,\text{kN}\text{ (গতির বিপরীতে)}}\]
(খ) অতিক্রান্ত দূরত্ব: \[s = u t + \frac{1}{2} a t^2 = 20 \times 5 + \frac{1}{2}(-4)(5)^2 = 100 - 50 = \mathbf{50\,\text{m}}\]
একটি সরল ছন্দিত স্পন্দনশীল (SHM) কণার সরণের সমীকরণ \(x = 5 \sin(10 t + \pi/4)\) মিটার হলে:
(ক) কণাটির বিস্তার (Amplitude), কৌণিক কম্পাঙ্ক এবং পর্যায়কাল নির্ণয় করো।
(খ) কণাটির সর্বোচ্চ বেগ (\(v_{max}\)) এবং সর্বোচ্চ ত্বরণ (\(a_{max}\)) কত? [মান: ৫]
আদর্শ সমীকরণের সাথে তুলনা (\(x = A \sin(\omega t + \delta)\)):
(ক) বিস্তার: \(\mathbf{A = 5\,\text{m}}\)
কৌণিক কম্পাঙ্ক: \(\mathbf{\omega = 10\,\text{rad/s}}\)
পর্যায়কাল: \[T = \frac{2\pi}{\omega} = \frac{2\pi}{10} = \frac{\pi}{5} \approx \mathbf{0.628\,\text{s}}\]
(খ) সর্বোচ্চ বেগ: \[v_{max} = \omega A = 10 \times 5 = \mathbf{50\,\text{m/s}}\]
সর্বোচ্চ ত্বরণ: \[a_{max} = \omega^2 A = (10)^2 \times 5 = 100 \times 5 = \mathbf{500\,\text{m/s}^2}\]
কার্শফের তড়িৎ প্রবাহ সূত্র (KCL) এবং ভোল্টেজ সূত্র (KVL) বিবৃত করো। KCL কোন সংরক্ষণশীল নীতির উপর প্রতিষ্ঠিত? [মান: ৫]
১. কার্শফের তড়িৎ প্রবাহ সূত্র (KCL): তড়িৎ বর্তনীর যেকোনো সংযোগ বিন্দুতে (Junction) মিলিত কারেন্টসমূহের বীজগাণিতিক যোগফল শূন্য (\(\sum I = 0\))। অর্থাৎ সংযোগে প্রবিষ্ট মোট কারেন্ট = নির্গত মোট কারেন্ট। এটি চার্জের সংরক্ষণশীলতা নীতির উপর প্রতিষ্ঠিত।
২. কার্শফের ভোল্টেজ সূত্র (KVL): কোনো বদ্ধ লুপ বা বর্তনীতে সকল উপাদান ও রোধের দুই প্রান্তের ভোল্টেজ ড্রপ এবং মোট তড়িৎচালক শক্তির বীজগাণিতিক যোগফল শূন্য (\(\sum V = 0\))। এটি শক্তির সংরক্ষণশীলতা নীতির উপর প্রতিষ্ঠিত।
NAND গেটকে কেন সার্বজনীন গেট (Universal Gate) বলা হয়? শুধুমাত্র 2-ইনপুট NAND গেট ব্যবহার করে OR গেট বাস্তবায়ন করে লজিক ডায়াগ্রাম ও সত্যক সারণি দেখাও। [মান: ৫]
সার্বজনীন গেট: কারণ NAND গেটের সাহায্যে যেকোনো মৌলিক গেট (AND, OR, NOT) এবং যেকোনো জটিল ডিজিটাল সার্কিট অন্য কোনো গেটের সাহায্য ছাড়াই তৈরি করা যায়।
NAND দ্বারা OR গেট বাস্তবায়ন:
বুলিয়ান সমীকরণ: \(A + B = \overline{\overline{A + B}} = \overline{\overline{A} \cdot \overline{B}}\) (ডি মরগ্যানের সূত্র)।
ধাপ ১: ইনপুট \(A\) কে একটি NAND গেটের উভয় পিনে দিয়ে পাওয়া যায় \(\overline{A}\)।
ধাপ ২: ইনপুট \(B\) কে অপর NAND গেটে দিয়ে পাওয়া যায় \(\overline{B}\)।
ধাপ ৩: \(\overline{A}\) ও \(\overline{B}\) কে ৩য় NAND গেটে দিলে আউটপুট: \[Y = \overline{\overline{A} \cdot \overline{B}} = A + B\]
অতএব মোট ৩টি NAND গেট প্রয়োজন।
একটি 2 m দীর্ঘ ও 1 mm ব্যাসার্ধের ইস্পাতের তারের নিচে 10 kg ভর চাপালে দৈর্ঘ্য 0.6 mm বৃদ্ধি পায়। তারের উপাদানের ইয়ং-এর গুণাঙ্ক এবং একক আয়তনে সঞ্চিত স্থিতিস্থাপক বিভব শক্তি গণনা করো। (g = 9.8 m/s²)
প্রদত্ত: আদি দৈর্ঘ্য \(L = 2 ext{ m}\), ব্যাসার্ধ \(r = 10^{-3} ext{ m}\), ভর \(m = 10 ext{ kg}\), বৃদ্ধি \(l = 0.6 imes 10^{-3} ext{ m}\)।
প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল \(A = \pi r^2 = \pi (10^{-3})^2 = 3.1416 imes 10^{-6} ext{ m}^2\)।
বল \(F = mg = 10 imes 9.8 = 98 ext{ N}\)।
ইয়ং-এর গুণাঙ্ক: \[Y = rac{F L}{A l} = rac{98 imes 2}{(3.1416 imes 10^{-6}) imes (0.6 imes 10^{-3})} = rac{196}{1.885 imes 10^{-9}} pprox 1.04 imes 10^{11} ext{ N/m}^2\]
একক আয়তনে সঞ্চিত শক্তি: \[u = rac{1}{2} imes ext{Stress} imes ext{Strain} = rac{1}{2} imes rac{F}{A} imes rac{l}{L} = rac{1}{2} imes rac{98}{3.1416 imes 10^{-6}} imes rac{0.6 imes 10^{-3}}{2} pprox 4679.1 ext{ J/m}^3\]
হুকের সূত্র ও স্থিতিস্থাপক শক্তির সমাকলিত রূপ ও একক আয়তনে শক্তির সমীকরণ।
°C তাপমাত্রায় নিম্নলিখিত গ্যালভানিক কোষটির তড়িৎচালক বল (EMF) নির্ণয় করো:
\(\text{Zn(s)} \mid \text{Zn}^{2+}(0.02\text{ M}) \parallel \text{Cu}^{2+}(0.5\text{ M}) \mid \text{Cu(s)}\)
(দেওয়া আছে: \(E^\circ_{\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}} = -0.76\text{ V}\), \(E^\circ_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}} = +0.34\text{ V}\))
কোষ বিক্রিয়া: \(\text{Zn(s)} + \text{Cu}^{2+}\text{(aq)} \longrightarrow \text{Zn}^{2+}\text{(aq)} + \text{Cu(s)}\) (ইলেকট্রন সংখ্যা \(n = 2\))।
প্রমাণ তড়িৎচালক বল: \[E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cathode}} - E^\circ_{\text{anode}} = 0.34 - (-0.76) = 1.10\text{ V}\]
নার্নস্ট সমীকরণ (Nernst Equation) প্রয়োগ করে:
\[E_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cell}} - \frac{0.0591}{n} \log_{10} \left( \frac{[\text{Zn}^{2+}]}{[\text{Cu}^{2+}]} \right)\]
\[E_{\text{cell}} = 1.10 - \frac{0.0591}{2} \log_{10}\left(\frac{0.02}{0.5}\right) = 1.10 - 0.02955 \times \log_{10}(0.04)\]
\[\log_{10}(0.04) = -1.3979 \implies E_{\text{cell}} = 1.10 - 0.02955(-1.3979) = 1.10 + 0.0413 = 1.141\text{ V}\]
তড়িৎ রাসায়নিক কোষে নার্নস্ট সমীকরণ ও কোষ বিভব গণনা।
\(\text{pH}\) এবং \(\text{pOH}\)-এর সংজ্ঞা দাও এবং দেখাও যে \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\)। \(0.005\,\text{M}\) ঘনমাত্রার সালফিউরিক এসিড (\(\text{H}_2\text{SO}_4\)) দ্রবণের \(\text{pH}\) কত? [মান: ৫]
সংজ্ঞা: কোনো দ্রবণে বিদ্যমান হাইড্রোজেন আয়ন ঘনমাত্রার ঋণাত্মক লগারিদমকে \(\text{pH}\) বলে: \(\text{pH} = -\log_{10}[\text{H}^+]\)।
পানির আয়নিক গুণফল: \([\text{H}^+][\text{OH}^-] = K_w = 10^{-14}\)।
উভয়পাশে \(-\log\) নিলে: \[-\log[\text{H}^+] - \log[\text{OH}^-] = -\log(10^{-14}) \implies \mathbf{\text{pH} + \text{pOH} = 14}\]
\(\text{H}_2\text{SO}_4\) দ্রবণের \(\text{pH}\) গণনা:
\(\text{H}_2\text{SO}_4\) একটি তীব্র দ্বি-ক্ষারকীয় এসিড: \(\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2\text{H}^+ + \text{SO}_4^{2-}\)
\[[\text{H}^+] = 2 \times [\text{H}_2\text{SO}_4] = 2 \times 0.005 = 0.01\,\text{M} = 10^{-2}\,\text{M}\]
\[\text{pH} = -\log_{10}(10^{-2}) = -(-2) = \mathbf{2.0}\]
হেসের তাপ সমষ্টিকরণ সূত্রটি (Hess's Law) বিবৃত করো। কার্বনের দহন তাপ \(\Delta H = -393.5\,\text{kJ/mol}\) এবং কার্বন মনোক্সাইডের দহন তাপ \(\Delta H = -283.0\,\text{kJ/mol}\) হলে \(\text{C}(s) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}(g)\) বিক্রিয়ার গঠন তাপ নির্ণয় করো। [মান: ৫]
হেসের সূত্র: কোনো রাসায়নিক পরিবর্তন এক ধাপে বা একাধিক ধারাবাহিক ধাপে সংঘটিত হোক না কেন, প্রাথমিক ও চূড়ান্ত অবস্থা এক থাকলে বিক্রিয়ার মোট এনথালপির পরিবর্তন (\(\Delta H\)) সর্বদা একই থাকে।
বিক্রিয়াসমূহ:
(১) \(\text{C}(s) + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g), \quad \Delta H_1 = -393.5\,\text{kJ}\)
(২) \(\text{CO}(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g), \quad \Delta H_2 = -283.0\,\text{kJ}\)
সমীকরণ (১) হতে সমীকরণ (২) বিয়োগ করে পাই:
\[\text{C}(s) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \longrightarrow \text{CO}(g)\]
\[\Delta H = \Delta H_1 - \Delta H_2 = -393.5 - (-283.0) = -393.5 + 283.0 = \mathbf{-110.5\,\text{kJ/mol}}\]
°C তাপমাত্রায় 0.1 M অ্যাসিটিক অ্যাসিড (\(\text{CH}_3\text{COOH}\)) এবং 0.2 M সোডিয়াম অ্যাসিটেট (\(\text{CH}_3\text{COONa}\)) মিশ্রিত করে প্রস্তুতকৃত একটি বাফার দ্রবণের pH নির্ণয় করো। (অ্যাসিটিক অ্যাসিডের \(K_a = 1.8 \times 10^{-5}\))
প্রদত্ত: অ্যাসিডের ঘনমাত্রা \([\text{Acid}] = 0.1\text{ M}\), লবণের ঘনমাত্রা \([\text{Salt}] = 0.2\text{ M}\), \(K_a = 1.8 \times 10^{-5}\)।
হেন্ডারসন-হ্যাসেলবাখ সমীকরণ প্রয়োগ করে:
\[\text{pH} = \text{pK}_a + \log_{10} \left( \frac{[\text{Salt}]}{[\text{Acid}]} \right)\]
\[\text{pK}_a = -\log_{10}(1.8 \times 10^{-5}) = 4.745\]
\[\text{pH} = 4.745 + \log_{10}\left(\frac{0.2}{0.1}\right) = 4.745 + \log_{10}(2) = 4.745 + 0.301 = 5.05\]
বাফার দ্রবণের ক্রিয়া কৌশল ও হেন্ডারসন-হ্যাসেলবাখ সমীকরণের সঠিক প্রয়োগ।
বেনজালডিহাইডের ক্যানিজারো বিক্রিয়াটির (Cannizzaro Reaction) সম্পূর্ণ রাসায়নিক সমীকরণ এবং মেকানিজম বা কৌশলের মূল ধাপগুলো লিখ।
সংজ্ঞা: আলফা-হাইড্রোজেনহীন অ্যালডিহাইড তীব্র ক্ষারের (৫০% NaOH) উপস্থিতিতে স্বতঃ জারণ-বিজারণের মাধ্যমে অ্যালকোহল ও কার্বক্সিলিক অ্যাসিডের লবণে পরিণত হয়।
রাসায়নিক সমীকরণ:
\[2\text{C}_6\text{H}_5\text{CHO} + \text{NaOH} \xrightarrow{50\% \text{ NaOH}} \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_2\text{OH} + \text{C}_6\text{H}_5\text{COONa}\]
(বেনজাইল অ্যালকোহল এবং সোডিয়াম বেনজয়েট)
কৌশলের মূল ধাপ:
ধাপ ১: হাইড্রক্সাইড আয়ন (\(\text{OH}^-\)) অ্যালডিহাইডের কার্বনাইল কার্বনে নিউক্লিওফিলিক আক্রমণ করে টেট্রাহেড্রাল অ্যানায়ন তৈরি করে।
ধাপ ২: অ্যানায়ন হতে হাইড্রাইড আয়ন (\(\text{H}^-\)) অপর একটি বেনজালডিহাইড অণুতে স্থানান্তরিত হয় (হার নির্ধারণী ধাপ)।
ধাপ ৩: প্রোটন বিনিময়ের মাধ্যমে বেনজাইল অ্যালকোহল ও বেনজয়েট অ্যানায়ন উৎপন্ন হয়।
ক্যানিজারো বিক্রিয়ায় হাইড্রাইড শিফট মেকানিজম ও স্বতঃ জারণ-বিজারণের স্পষ্ট সমীকরণ।
\(y = 2x^3 - 9x^2 + 12x + 5\) বক্ররেখার চরম মান (Maximum and Minimum values) নির্ণয় করো। কোন বিন্দুতে সর্বোচ্চ এবং কোন বিন্দুতে সর্বনিম্ন মান পাওয়া যাবে? [মান: ৫]
১ম ডেরিভেটিভ: \[ rac{dy}{dx} = 6x^2 - 18x + 12\]
চরম মানের জন্য \(\frac{dy}{dx} = 0\):
\[6(x^2 - 3x + 2) = 0 \implies (x - 1)(x - 2) = 0 \implies x = 1, \, 2\]
২য় ডেরিভেটিভ: \[ rac{d^2y}{dx^2} = 12x - 18\]
- \(x = 1\)-এ: \(\frac{d^2y}{dx^2} = 12(1) - 18 = -6 < 0 \rightarrow\) সর্বোচ্চ মান বিদ্যমান।
সর্বোচ্চ মান: \(y_{max} = 2(1)^3 - 9(1)^2 + 12(1) + 5 = 2 - 9 + 12 + 5 = \mathbf{10}\)
- \(x = 2\)-এ: \(\frac{d^2y}{dx^2} = 12(2) - 18 = +6 > 0 \rightarrow\) সর্বনিম্ন মান বিদ্যমান।
সর্বনিম্ন মান: \(y_{min} = 2(8) - 9(4) + 12(2) + 5 = 16 - 36 + 24 + 5 = \mathbf{9}\)
\(f(x) = 2x^3 - 9x^2 + 12x + 5\) ফাংশনটির গুরুমান (Maximum) এবং লঘুমান (Minimum) নির্ণয় করো। [মান: ৫]
সমাধান:
১ম অন্তরজ: \(f'(x) = 6x^2 - 18x + 12 = 6(x^2 - 3x + 2) = 6(x - 1)(x - 2)\)।
চরম মানের শর্তে \(f'(x) = 0 \implies x = 1, 2\)।
২য় অন্তরজ: \(f''(x) = 12x - 18\)।
- \(x = 1\) বিন্দুতে: \(f''(1) = 12(1) - 18 = -6 < 0 \implies\) গুরুমান বিদ্যমান।
গুরুমান: \(f(1) = 2(1)^3 - 9(1)^2 + 12(1) + 5 = 2 - 9 + 12 + 5 = \mathbf{10}\)।
- \(x = 2\) বিন্দুতে: \(f''(2) = 12(2) - 18 = +6 > 0 \implies\) লঘুমান বিদ্যমান।
লঘুমান: \(f(2) = 2(8) - 9(4) + 12(2) + 5 = 16 - 36 + 24 + 5 = \mathbf{9}\)।
ডি ময়াভরের উপপাদ্য (De Moivre's Theorem) বিবৃত করো। উপপাদ্যের সাহায্যে এককের তিনটি ঘনমূল (Cube roots of unity) নির্ণয় করো এবং দেখাও যে জটিল মূলদ্বয়ের একটি অপরটির বর্গ। [মান: ৫]
উপপাদ্য: যেকোনো মূলদ সংখ্যা \(n\)-এর জন্য: \((\cos\theta + i\sin\theta)^n = \cos(n\theta) + i\sin(n\theta)\)।
এককের ঘনমূল:
\(1 = \cos(2k\pi) + i\sin(2k\pi)\), যেখানে \(k = 0, 1, 2\)।
\(1^{1/3} = \cos\frac{2k\pi}{3} + i\sin\frac{2k\pi}{3}\)।
- \(k = 0 \implies 1\)
- \(k = 1 \implies \cos\frac{2\pi}{3} + i\sin\frac{2\pi}{3} = -\frac{1}{2} + i\frac{\sqrt{3}}{2} = \omega\)
- \(k = 2 \implies \cos\frac{4\pi}{3} + i\sin\frac{4\pi}{3} = -\frac{1}{2} - i\frac{\sqrt{3}}{2} = \omega^2\)
বর্গ প্রমাণ:
\[\omega^2 = \left(-\frac{1}{2} + i\frac{\sqrt{3}}{2}\right)^2 = \frac{1}{4} - \frac{3}{4} - 2 \left(\frac{1}{2}\right)\left(i\frac{\sqrt{3}}{2}\right) = -\frac{1}{2} - i\frac{\sqrt{3}}{2} \quad \text{[প্রমাণিত]}\]
সমাধান করো: \[\frac{dy}{dx} + \frac{2}{x} y = x^3\] (যেখানে \(x > 0\))
এটি একটি প্রথম ক্রমের রৈখিক অন্তরক সমীকরণ (First Order Linear Differential Equation) যা \(\frac{dy}{dx} + P(x)y = Q(x)\) আকারের।
এখানে, \(P(x) = \frac{2}{x}\) এবং \(Q(x) = x^3\)।
সমাকলন গুণক (Integrating Factor, IF):
\[\text{IF} = e^{\int P(x)dx} = e^{\int \frac{2}{x}dx} = e^{2\ln x} = e^{\ln(x^2)} = x^2\]
সমীকরণের সাধারণ সমাধান: \[y \cdot (\text{IF}) = \int Q(x) \cdot (\text{IF}) \, dx + C\]
\[y \cdot x^2 = \int x^3 \cdot x^2 \, dx + C = \int x^5 \, dx + C = \frac{x^6}{6} + C\]
\[y = \frac{x^4}{6} + \frac{C}{x^2}\]
রৈখিক ডিফারেনশিয়াল সমীকরণের সমাকলন গুণক ও সাধারণ সমাধান পদ্ধতি।
যদি \(\vec{a} = 2\hat{i} - \hat{j} + 3\hat{k}\), \(\vec{b} = \hat{i} + 2\hat{j} - \hat{k}\) এবং \(\vec{c} = 3\hat{i} + \hat{j} + 2\hat{k}\) হয়, তবে ভেক্টর তিনটি দ্বারা গঠিত সামান্তরিকীয় ঘনবস্তুর (Parallelepiped) আয়তন নির্ণয় করো এবং ভেক্টর তিনটি এক-তলীয় (Coplanar) কি না যাচাই করো।
তিনটি ভেক্টর দ্বারা গঠিত ঘনবস্তুর আয়তন হলো স্কেলার ত্রি-গুণন (Scalar Triple Product): \[V = |[\vec{a} \; \vec{b} \; \vec{c}]| = |\vec{a} \cdot (\vec{b} \times \vec{c})|\]
নির্ণায়কের সাহায্যে: \[\begin{vmatrix} 2 & -1 & 3 \\ 1 & 2 & -1 \\ 3 & 1 & 2 \end{vmatrix}\]
\[= 2(4 - (-1)) - (-1)(2 - (-3)) + 3(1 - 6) = 2(5) + 1(5) + 3(-5) = 10 + 5 - 15 = 0\]
অতএব, ঘনবস্তুর আয়তন \(V = 0\) ঘন একক।
সিদ্ধান্ত: যেহেতু স্কেলার ত্রি-গুণনের মান শূন্য (\(\vec{a} \cdot (\vec{b} \times \vec{c}) = 0\)), সুতরাং ভেক্টর তিনটি এক-তলীয় (Coplanar)।
ভেক্টর বীজগণিতে স্কেলার ত্রি-গুণন ও এক-তলীয় শর্ত নির্ধারণ।
নিচের অনুচ্ছেদটি বাংলায় অনুবাদ করো (বা ইংরেজিতে অনুবাদ করো):
"কারিগরি শিক্ষা একটি দেশের অর্থনৈতিক সমৃদ্ধির মূল চালিকাশক্তি। দক্ষ ডিপ্লোমা প্রকৌশলীরা বাংলাদেশের শিল্প কারখানা এবং অবকাঠামো উন্নয়নে অনন্য অবদান রাখছেন।" [মান: ৫]
English Translation:
"Technical education is the prime driving force of a country's economic prosperity. Skilled diploma engineers are making outstanding contributions to the industrialization and infrastructure development of Bangladesh."
Write a short technical paragraph (around 80-100 words) on: "The Importance of Renewable Energy in Bangladesh". Focus on solar power, energy security, and environmental benefits. [মান: ৫]
Sample Response:
Renewable energy is vital for ensuring long-term energy security and sustainable industrial growth in Bangladesh. Given the depleting reserves of domestic natural gas and the volatile prices of imported fossil fuels, transitioning to green energy has become an imperative. Solar power offers immense potential due to the country's geographical location with abundant year-round sunlight. Rooftop solar in industrial zones and solar irrigation pumps in rural areas significantly reduce grid pressure and carbon emissions. Expanding wind and biomass power alongside solar energy will diversify the energy mix, foster energy independence, and mitigate the severe impacts of climate change in Bangladesh.
Translate the following passage into English:
প্রকৌশলবিদ্যা কেবল তাত্ত্বিক জ্ঞানের মধ্যে সীমাবদ্ধ নয়, বরং এটি বাস্তব জীবনের জটিল সমস্যার সৃজনশীল সমাধান প্রদান করে। বর্তমান তথ্যপ্রযুক্তির যুগে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা ও নবায়নযোগ্য শক্তি জাতীয় অর্থনৈতিক প্রবৃদ্ধির মূল চালিকাশক্তি হিসেবে আবির্ভূত হয়েছে। বাংলাদেশের মতো উন্নয়নশীল দেশের জন্য দক্ষ প্রকৌশলী তৈরি করা একটি অপরিহার্য অগ্রাধিকার।
Model Translation:
"Engineering is not merely confined to theoretical knowledge; rather, it provides creative solutions to the complex problems of real life. In the present era of information technology, artificial intelligence and renewable energy have emerged as the primary driving forces of national economic growth. For a developing country like Bangladesh, producing skilled engineers is an indispensable priority."
Evaluates academic vocabulary, compound-complex sentence structure, and idiomatic precision in English translation.
২য় পত্র: টেকনিক্যাল (বিভাগীয় বিষয়)
কেমিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং (স্পেশালাইজড ইঞ্জিনিয়ারিং)বিভাগ-ক: বহু নির্বাচনি প্রশ্ন (Technical MCQ)
৪০টি প্রশ্ন × ১.৫ নম্বর = ৬০ নম্বর (নেগেটিভ মার্ক ০.২৫)কঠিন পদার্থের শুষ্ককরণ বক্ররেখায় (Drying Curve) ক্রিটিক্যাল ময়েশ্চার কন্টেন্টের (Critical Moisture Content) নিচে কোন পর্যায় শুরু হয়?
রাসায়নিক বিক্রিয়ার গতি ধ্রুবকের (Rate Constant, k) সাথে তাপমাত্রার নির্ভরশীলতা প্রকাশের সমীকরণ কোনটি?
আইসোথার্মাল অবিচ্ছিন্ন স্টিয়ার্ড ট্যাঙ্ক চুল্লির (CSTR) ডিজাইনে প্রতিক্রিয়া হারের মূল বৈশিষ্ট্য কোনটি?
একই ফিড রেট এবং একই রূপান্তরের (Conversion) জন্য প্রথম ক্রমের তরল বিক্রিয়ায় CSTR এবং PFR এর আয়তনের তুলনা কোনটি সত্য?
হেবার-বোশ পদ্ধতিতে নাইট্রোজেন ও হাইড্রোজেন হতে অ্যামোনিয়া (NH₃) সংশ্লেষণের অনুঘটক কোনটি?
স্পর্শ পদ্ধতিতে (Contact Process) সালফিউরিক অ্যাসিড তৈরিতে সালফার ডাইঅক্সাইড হতে সালফার ট্রাইঅক্সাইড (SO₂) জারণের অনুঘটক কোনটি?
ইউরিয়া সার (NH₂CONH₂) উৎপাদনের প্রধান দুটি মৌলিক কাঁচামাল কোনগুলো?
পেট্রোলিয়াম শোধনাগারে ভ্যাকুয়াম ডিস্টিলেশন কলাম (VDU) ব্যবহারের মূল উদ্দেশ্য কোনটি?
প্রথম ক্রমের স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার (First Order Process) স্টেপ রেসপন্সে প্রক্রিয়ার সময় ধ্রুবক (Time Constant, τ) বলতে কী বোঝায়?
ফিডব্যাক কন্ট্রোল সিস্টেমে পিআইডি (PID) কন্ট্রোলারের ইন্টিগ্রাল (Integral / Reset) মোডের মূল সুবিধা কোনটি?
রাসায়নিক বর্জ্য জল শোধনাগারে (ETP) বায়োলজিক্যাল ট্রিকলিং ফিল্টার বা অ্যাক্টিভেটেড স্ল্যাজ প্রক্রিয়ার প্রধান লক্ষ্য কোনটি?
লিকুইড-লিকুইড নিষ্কাশনে (Solvent Extraction) ব্যবহৃত দ্রাবকের প্রধান বৈশিষ্ট্য কোনটি হওয়া আবশ্যক?
কঠিন পদার্থের কেলাসন (Crystallization) শুরু করার জন্য দ্রবণে কোন অবস্থা তৈরি করা অপরিহার্য?
অটো-ক্যাটালাইসিস (Autocatalysis) বিক্রিয়া বলতে কোনটিকে বোঝায়?
ক্যাথোডিক সুরক্ষায় (Cathodic Protection) ভূগর্ভস্থ স্টিল পাইপলাইনকে মরিচা ও ক্ষয় হতে বাঁচাতে কোন ধাতুটিকে স্যাক্রিফিসিয়াল অ্যানোড করা হয়?
বায়োগ্যাসের প্রধান দুটি উপাদান কোনগুলো এবং এদের শতকরা অনুপাত কত?
রাসায়নিক শিল্পে হ্যাজার্ড অ্যান্ড অপার্যাবিলিটি অ্যানালাইসিস (HAZOP) এর মূল উদ্দেশ্য কী?
ক্রোম্যাটোগ্রাফিতে রিটেনশন ফ্যাক্টর (Retention Factor, R_f) এর সংজ্ঞা কোনটি?
হালকা গ্যাসীয় হাইড্রোকার্বনের এলপিজিতে (LPG) প্রধানত কোন গ্যাস দুটি সংকুচিত তরল অবস্থায় থাকে?
কাচ (Glass) উৎপাদনে মূল মৌলিক কাঁচামাল কোনটি?
প্লাস্টিক রিসাইক্লিংয়ে থার্মোপ্লাস্টিক (Thermoplastics) পলিমারের প্রধান বৈশিষ্ট্য কোনটি?
রিঅ্যাক্টরে স্পেস টাইম (Space Time, τ) বলতে কোনটিকে বোঝায়?
ল্যামিনার ও টার্বুলেন্ট উভয় প্রবাহের জন্য মোডি চার্টে (Moody Chart) পাইপের ঘর্ষণ সহগ (f) নির্ণয়ে কোন দুটি চলক লাগে?
রাউল্টের সূত্রানুসারে (Raoult's Law) একটি আদর্শ দ্রবণের কোনো উদ্বায়ী উপাদানের আংশিক বাষ্পচাপ (P_i) কিসের সমানুপাতিক?
একটি অবিচ্ছিন্ন রাসায়নিক প্রক্রিয়ায় আনস্টেডি স্টেট (Unsteady State) বস্তু ভারসাম্যের সাধারণ সমীকরণ কোনটি?
রাসায়নিক বিক্রিয়ায় লিমিটিং রিঅ্যাক্ট্যান্ট (Limiting Reactant) বলতে কোনটিকে বোঝায়?
রাসায়নিক প্ল্যান্টে রিসাইকেল স্ট্রিমের (Recycle Stream) সাথে একটি ক্ষুদ্র পার্জ স্ট্রিম (Purge Stream) রাখার মূল কারণ কী?
হাইড্রোকার্বন জ্বালানীর দহনে তাত্ত্বিক অক্সিজেনের অতিরিক্ত বাতাস সরবরাহ (Excess Air) করার মূল উদ্দেশ্য কোনটি?
নিউটনীয় তরলে (Newtonian Fluid) শিয়ার স্ট্রেস (τ) এবং শিয়ার রেটের (du/dy) সম্পর্ক কেমন হয়?
বৃত্তাকার পাইপে পূর্ণাঙ্গ ল্যামিনার প্রবাহের ক্ষেত্রে হেগেন-পইসিল সমীকরণে (Hagen-Poiseuille Equation) প্রেসার ড্রপ (ΔP) পাইপের ব্যাসের (D) কোন ঘাতের ব্যস্তানুপাতিক?
প্যাকড বেড কলামে (Packed Bed Column) কণার স্তরের মধ্য দিয়ে তরল প্রবাহে চাপ অপচয় নির্ণয়ের বিখ্যাত সমীকরণ কোনটি?
সেন্ট্রিফিউগাল পাম্পের নিরাপদ অপারেশনে নেট পজিটিভ সাকশন হেড (NPSH) এর কোন শর্তটি বজায় রাখা বাধ্যতামূলক?
পাইপে টার্বুলেন্ট প্রবাহে তাপ স্থানান্তর সহগ (Nusselt Number, Nu) নির্ণয়ের বহুল ব্যবহৃত ডিটাস-বোয়েল্টার সমীকরণ কোনটি?
শেল অ্যান্ড টিউব হিট এক্সচেঞ্জারে ব্যাফেলস (Baffles) ব্যবহারের মূল উদ্দেশ্য কোনটি?
মাল্টিপল-ইফেক্ট ইভাপোরেটরে (Multiple Effect Evaporator) স্টিম ইকোনমি (Steam Economy) বৃদ্ধির মূল কারণ কোনটি?
আণবিক ব্যাপনে ফিকের ১ম সূত্র (Fick's First Law of Diffusion) অনুসারে মোলার ফ্লাক্স (J_A) কিসের সমানুপাতিক?
পাতন প্রক্রিয়ায় আপেক্ষিক উদ্বায়ীতা (Relative Volatility, α_AB) এর মান 1.0 হলে মিশ্রণটিকে সাধারণ পাতনে পৃথক করা সম্ভব কি?
ম্যাককেব-থিলি (McCabe-Thiele) পদ্ধতিতে পাতন কলামের তাত্ত্বিক প্লেট সংখ্যা নির্ণয়ে ফিড লাইন বা কিউ-লাইনের (q-line) ঢাল কত যখন ফিড স্যাচুরেটেড লিকুইড (Saturated Liquid)?
পাতন কলামে টোটাল রিফ্লাক্স (Total Reflux, R = ∞) অবস্থায় কোন ঘটনাটি ঘটে?
প্যাকড অ্যাবসর্বশন টাওয়ারের (Packed Absorption Tower) উচ্চতা নির্ণয়ে HTU এবং NTU এর সম্পর্ক কোনটি?
বিভাগ-খ: টেকনিক্যাল লিখিত প্রশ্ন (Technical Written/CQ)
১৮টি প্রশ্ন × ৫ নম্বর = ৯০ নম্বরডিস্টিলেশন কলামে ম্যাককাবে-থিলে (McCabe-Thiele) পদ্ধতির প্রধান ৩টি অনুমান (Assumptions) কী কী? রিফ্লাক্স রেশিও (\(R = L/D\))-এর সংজ্ঞা দাও। সর্বনিম্ন রিফ্লাক্স রেশিওতে প্লেট সংখ্যা কত হয়? [মান: ৫]
৩টি মূল অনুমান:
১. কনস্ট্যান্ট মোলার ওভারফ্লো (CMO) - কলামের প্রতি প্লেটে বাষ্পীভবনের মোলার সুপ্ততাপ সমান।
২. মিশ্রণটি আদর্শ আচরণ করে এবং কলামে কোনো তাপ লস নেই (অ্যাডিয়াবেটিক কলাম)।
৩. লিকুইড ও ভেপারের সংমিশ্রণ তাপ (Heat of mixing) নগণ্য।
রিফ্লাক্স রেশিও (\(R\)): কলামে ফেরত পাঠানো তরল রিফ্লাক্স (\(L\)) এবং উৎপাদিত চূড়ান্ত ডিস্টিলেটের (\(D\)) মোলার অনুপাত: \(R = L/D\)।
সর্বনিম্ন রিফ্লাক্স রেশিওতে: পিনচ পয়েন্ট তৈরি হওয়ায় প্রয়োজনীয় তাত্ত্বিক প্লেট সংখ্যা অসীম (\(N = \infty\)) হয়ে যায়।
একটি শেল অ্যান্ড টিউব হিট এক্সচেঞ্জারে ব্যাফেলস (Baffles)-এর কাজ কী? টিউব-সাইড এবং শেল-সাইড ফ্লুইড নির্বাচনের দুটি সাধারণ নিয়ম লেখ। [মান: ৫]
ব্যাফেলসের কাজ:
১. টিউব বান্ডলকে যান্ত্রিকভাবে সাপোর্ট দিয়ে ধরে রাখা এবং ভাইব্রেশন কমানো।
২. শেল-সাইডের ফ্লুইডকে টিউবের সাথে লম্বালম্বি আঁকাবাঁকা পথে ঘুরিয়ে প্রবাহিত করা, ফলে টার্বুলেন্স বৃদ্ধি পেয়ে তাপ স্থানান্তর সহগ (\(h\)) বহুগুণ বাড়ে।
ফ্লুইড নির্বাচন নিয়ম:
- টিউব সাইডে: ক্ষয়কারী বা ফাউলিং প্রবণ ফ্লুইড (কারণ টিউবের ভেতর সহজে মেকানিক্যাল ক্লিনিং করা যায়) এবং উচ্চ চাপের ফ্লুইড (টিউব উচ্চ চাপ সহ্য করতে সক্ষম)।
- শেল সাইডে: উচ্চ সান্দ্র তরল বা স্বল্প চাপ ড্রপযুক্ত ফ্লুইড।
রেয়নল্ডস সংখ্যার (\(Re\)) সংজ্ঞা ও ভৌত তাৎপর্য ব্যাখ্যা করো। \(0.05\,\text{m}\) ব্যাসের পাইপ দিয়ে \(1.2\,\text{m/s}\) বেগে পানি প্রবাহিত হচ্ছে (\(\rho = 1000\,\text{kg/m}^3, \mu = 0.001\,\text{Pa}\cdot\text{s}\))। প্রবাহটি ল্যামিনার না টার্বুলেন্ট? [মান: ৫]
ভৌত তাৎপর্য: জড়তা বল (Inertia force) এবং সান্দ্র বলের (Viscous force) অনুপাতকে রেয়নল্ডস সংখ্যা বলে: \[Re = \frac{\text{Inertia force}}{\text{Viscous force}} = \frac{\rho v D}{\mu}\]
গণনা: \[Re = \frac{1000 \times 1.2 \times 0.05}{0.001} = \frac{60}{0.001} = \mathbf{60,000}\]
যেহেতু \(Re > 4000\), প্রবাহটি সম্পূর্ণ টার্বুলেন্ট (Turbulent)।
হেবার বস অ্যামোনিয়া এবং কার্বন ডাইঅক্সাইড থেকে ইউরিয়া সার উৎপাদনের প্রধান দুটি রাসায়নিক বিক্রিয়া সমীকরণসহ লেখ। প্রিলিং টাওয়ারের (Prilling Tower) কাজ কী? [মান: ৫]
ইউরিয়া উৎপাদনের ২ ধাপীয় বিক্রিয়া:
১. কার্বামেট সংশ্লেষণ (তাপোৎপাদী):
\[2\text{NH}_3(l) + \text{CO}_2(g) \rightleftharpoons \text{NH}_2\text{COONH}_4(l) \quad (P = 150-200\text{ bar}, T = 180-200^\circ\text{C})\]
২. ইউরিয়ায় রূপান্তর (তাপহারী):
\[\text{NH}_2\text{COONH}_4(l) \rightleftharpoons \text{NH}_2\text{CONH}_2(aq) + \text{H}_2\text{O}(l)\]
প্রিলিং টাওয়ারের কাজ: প্রায় ৯৯% ঘন গলিত ইউরিয়া দ্রবণকে টাওয়ারের চূড়া হতে নিচে স্প্রে করা হয় এবং নিচ থেকে ওঠা ঠান্ডা বাতাসের সংস্পর্শে এসে ফোঁটাগুলো জমে ক্ষুদ্র গোলাকার শক্ত দানাদার ইউরিয়া (Prills) হিসেবে নিচে জমা হয়।
হিট এক্সচেঞ্জারে লগারিদমিক গড় তাপমাত্রা পার্থক্য (LMTD) বলতে কী বোঝায়? একটি কাউন্টার-কারেন্ট হিট এক্সচেঞ্জারে গরম তরল \(100^\circ\text{C}\) থেকে \(60^\circ\text{C}\)-এ ঠান্ডা হয় এবং ঠান্ডা তরল \(25^\circ\text{C}\) থেকে \(50^\circ\text{C}\)-এ উত্তপ্ত হয়। এর LMTD কত? [মান: ৫]
সংজ্ঞা: হিট এক্সচেঞ্জারের দুই প্রান্তের তাপমাত্রা পার্থক্যের লগারিদমিক গড় মানকে LMTD বলে: \[\text{LMTD} = \frac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{\ln(\Delta T_1 / \Delta T_2)}\]
কাউন্টার-কারেন্ট প্রবাহের জন্য:
- প্রবেশ প্রান্তে পার্থক্য: \(\Delta T_1 = T_{h,in} - T_{c,out} = 100 - 50 = 50^\circ\text{C}\)
- নির্গমন প্রান্তে পার্থক্য: \(\Delta T_2 = T_{h,out} - T_{c,in} = 60 - 25 = 35^\circ\text{C}\)
\[\text{LMTD} = \frac{50 - 35}{\ln(50 / 35)} = \frac{15}{\ln(1.4286)} = \frac{15}{0.3567} = \mathbf{42.05^\circ\text{C}}\]
স্পর্শ পদ্ধতিতে (Contact Process) সালফিউরিক অ্যাসিড (\(\text{H}_2\text{SO}_4\)) উৎপাদনের প্রধান ৩টি রাসায়নিক ধাপ সমীকরণসহ লেখ। \(\text{SO}_3\)-কে সরাসরি পানিতে দ্রবীভূত না করে কেন ওলিয়াম (Oleum) তৈরি করা হয়? [মান: ৫]
৩টি ধাপ:
১. সালফার দহন: \(\text{S}(s) + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{SO}_2(g)\)
২. অনুঘটকীয় জারণ (\(\text{V}_2\text{O}_5\) অনুঘটক, \(450^\circ\text{C}\)):
\[2\text{SO}_2(g) + \text{O}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{SO}_3(g) \quad (\Delta H = -196\,\text{kJ})\]
৩. ওলিয়াম গঠন ও পানি সংযোজন:
\[\text{SO}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4(conc) \longrightarrow \text{H}_2\text{S}_2\text{O}_7 \quad (\text{Oleum})\]
\[\text{H}_2\text{S}_2\text{O}_7 + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow 2\text{H}_2\text{SO}_4\]
ওলিয়াম তৈরির কারণ: \(\text{SO}_3\) সরাসরি পানির সাথে তীব্র তাপোৎপাদী বিক্রিয়া করে ঘন এসিড কুয়াশা (Acid mist) তৈরি করে যা সহজে ঘনীভূত হয় না এবং পরিবেশের মারাত্মক ক্ষতি করে। ওলিয়াম তৈরি করলে কোনো কুয়াশা সৃষ্টি হয় না।
প্রথম ক্রম রাসায়নিক বিক্রিয়ার (First-order reaction) সমাকলিত সমীকরণ ও অর্ধায়ু (\(t_{1/2}\)) নির্ণয়ের সূত্র লেখ। একটি প্রথম ক্রম বিক্রিয়ায় বিক্রিয়কের প্রাথমিক ঘনমাত্রা \(0.8\,\text{mol/L}\) থেকে \(10\) মিনিটে \(0.2\,\text{mol/L}\)-এ নেমে আসলে বিক্রিয়ার হার ধ্রুবক (\(k\)) কত? [মান: ৫]
হার সমীকরণ: \[k = \frac{1}{t} \ln\frac{[A_0]}{[A]} \quad \text{এবং} \quad t_{1/2} = \frac{0.693}{k}\]
গণনা (\(t = 10\,\text{min}, [A_0] = 0.8, [A] = 0.2\)):
\[k = \frac{1}{10} \ln\left(\frac{0.8}{0.2}\right) = \frac{1}{10} \ln(4) = \frac{1}{10} \times 1.3863 = \mathbf{0.1386\,\text{min}^{-1}}\]
অর্ধায়ু: \[t_{1/2} = \frac{0.693}{0.1386} = \mathbf{5\,\text{min}}\]
শেল অ্যান্ড টিউব হিট এক্সচেঞ্জারে ব্যাফেলস (Baffles)-এর কাজ কী? ব্যাফেল কাট (Baffle Cut) এবং টিউব পিচ (Tube Pitch: Square vs Triangular) সংক্ষেপে ব্যাখ্যা করো। [মান: ৫]
ব্যাফেলসের কাজ:
১. টিউব বান্ডলকে দৃঢ়ভাবে সাপোর্ট দেওয়া যাতে প্রবাহজনিত কম্পনে টিউব বেঁকে বা ভেঙে না যায়।
২. শেল পাশের তরলকে সোজা পথে না যেতে দিয়ে আঁকাবাঁকা পথে টার্বুলেন্স সৃষ্টি করে পরিচালিত করা, যা তাপ স্থানান্তর সহগ (Heat transfer coefficient) বহুগুণ বৃদ্ধি করে।
সংজ্ঞাসমূহ:
- ব্যাফেল কাট: সেগমেন্টাল ব্যাফেলের উন্মুক্ত উচ্চতা যা শেলের ভেতরের ব্যাসের শতকরা হিসেবে প্রকাশ করা হয় (সাধারণত ২০%-২৫%)।
- টিউব পিচ: দুটি সংলগ্ন টিউবের কেন্দ্রবিন্দুর মধ্যবর্তী দূরত্ব। ট্রায়াঙ্গুলার পিচ কম্প্যাক্ট স্পেসে বেশি টার্বুলেন্স ও উচ্চ তাপ বিনিময় দেয়; স্কয়ার পিচ টিউবের বাইরের তল সহজে পরিষ্কার করার সুবিধা দেয়।
মাল্টিপল-ইফেক্ট ইভাপোরেটরে স্টিম ইকোনমি (Steam Economy) বলতে কী বোঝায়? ফরওয়ার্ড ফিড (Forward Feed) এবং ব্যাকওয়ার্ড ফিডের (Backward Feed) মধ্যে দুটি পার্থক্য লেখ। [মান: ৫]
স্টিম ইকোনমি: ইভাপোরেটরে মোট বাষ্পীভূত পানির ভর এবং সিস্টেমে সরবরাহকৃত কাঁচা স্টিমের ভরের অনুপাত: \[\text{Steam Economy} = \frac{\text{Total Water Evaporated (kg)}}{\text{Steam Supplied (kg)}}\] (সিঙ্গেল ইফেক্টে ইকোনমি \( < 1\); ৩-ইফেক্টে ইকোনমি প্রায় ২.২-২.৫)।
পার্থক্য ছক:
১. ফিড ও স্টিমের দিক: ফরওয়ার্ড ফিডে লিকুইড এবং স্টিম উভয়ই ১ম প্রভাব হতে শেষ প্রভাবে একই দিকে যায়; ব্যাকওয়ার্ড ফিডে ফিড শেষ ইফেক্ট হতে ১ম ইফেক্টের দিকে বিপরীতমুখী প্রবাহিত হয়।
২. পাম্পের প্রয়োজনীয়তা: ফরওয়ার্ড ফিডে ক্রমান্বয়ে চাপ কমায় কোনো পাম্প ছাড়াই তরল এক চেম্বার হতে অন্য চেম্বারে চলে যায়; ব্যাকওয়ার্ড ফিডে নিম্নচাপ হতে উচ্চচাপে তরল ঠেলতে ইন্টারমিডিয়েট পাম্প প্রয়োজন হয়।
একটি একক প্রকোষ্ঠের ইভাপোরেটরে প্রতি ঘণ্টায় 2100 kg হারে 6.0% চিনির জলীয় দ্রবণ প্রবেশ করানো হয়। বাষ্পীভবনের মাধ্যমে দ্রবণটিকে ৩৫% চিনি দ্রবণে পরিণত করা হলে (ক) ঘনীভূত পণ্যের প্রবাহের হার (kg/hr) এবং (খ) প্রতি ঘণ্টায় বাষ্পীভূত পানির পরিমাণ (kg/hr) নির্ণয় করো। [মান: ৫]
১. সার্বিক ভর সংরক্ষণ ও দ্রাবকের ব্যালেন্স:
ইনপুট দ্রাবক = আউটপুট দ্রাবক:
\[F \cdot x_f = P \cdot x_p \implies 2100 imes 0.06 = P imes 0.35\]
\[P = rac{2100 imes 0.06}{0.35} = 360.0 ext{ kg/hr}\]
২. বাষ্পীভূত পানির হার (V):
\[V = F - P = 2100 - 360.0 = 1740.0 ext{ kg/hr}\]
কন্টিনিউয়াস বাষ্পীভবনে চিনি ও পানির পৃথক ভর সংরক্ষণ সমাধান।
একটি রাসায়নিক চুল্লিতে ফ্রেশ ফিড 105 kmol/hr। চুল্লির একক পাসে রূপান্তর (Single-pass conversion) 22% এবং সামগ্রিক রূপান্তর (Overall conversion) ৯৫%। অপরিবর্তিত রি-অ্যাকট্যান্ট পুনর্ব্যবহার (Recycle) করা হলে রিসাইকেল প্রবাহের হার (kmol/hr) এবং রিসাইকেল অনুপাত (Recycle Ratio) নির্ণয় করো। [মান: ৫]
১. রি-অ্যাক্টরে মোট ফিড (Gross Feed):
সামগ্রিক বিক্রিয়া = \(105 imes 0.95 = 99.75 ext{ kmol/hr}\)।
চুল্লিতে প্রবেশকারী মোট ফিড: \[F_{gross} = rac{99.75}{0.22} = 453.41 ext{ kmol/hr}\]
২. রিসাইকেল প্রবাহ ও অনুপাত:
\[R = F_{gross} - F_{fresh} = 453.41 - 105 = 348.41 ext{ kmol/hr}\]
\[ ext{Recycle Ratio} = rac{R}{F_{fresh}} = rac{348.41}{105} = 3.32\]
রিসাইকেল লুপে সিঙ্গেল পাস ও সামগ্রিক রূপান্তরের উপাদান ব্যালেন্স।
একটি শেল অ্যান্ড টিউব কাউন্টারকারেন্ট হিট এক্সচেঞ্জারের তাপ স্থানান্তরের হার \(Q = 354.75\) kW। দুই প্রান্তের তাপমাত্রা পার্থক্য \(\Delta T_1 = 60^\circ ext{C}\) এবং \(\Delta T_2 = 30^\circ ext{C}\) এবং সামগ্রিক তাপ স্থানান্তর সহগ \(U = 460 ext{ W/(m}^2\cdot ext{K)}\)। এক্সচেঞ্জারটির প্রয়োজনীয় পৃষ্ঠ ক্ষেত্রফল (Area) কত? [মান: ৫]
১. LMTD নির্ণয়:
\[LMTD = rac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{\ln(\Delta T_1 / \Delta T_2)} = rac{60 - 30}{\ln(60/30)} = 43.28^\circ ext{C}\]
২. প্রয়োজনীয় পৃষ্ঠ ক্ষেত্রফল (A):
\[A = rac{Q}{U imes LMTD} = rac{354750}{460 imes 43.28} = 17.82 ext{ m}^2\]
LMTD পদ্ধতি প্রয়োগ করে হিট এক্সচেঞ্জার ক্ষেত্রফল ডিজাইন।
একটি কন্টিনিউয়াস ডিসটিলেশন কলামে 1000 kmol/hr ফিড প্রবেশ করে যার মধ্যে বেশি বাষ্পশীল উপাদানের মোল ভগ্নাংশ \(x_F = 0.42\)। কলামের শীর্ষ উৎপাদে \(x_D = 0.95\) এবং তলানিতে \(x_B = 0.05\) বিশুদ্ধতা নিশ্চিত করতে ডিস্টিলেট প্রবাহ (D) এবং বটম প্রবাহ (B) এর পরিমাণ kmol/hr এককে নির্ণয় করো। [মান: ৫]
১. সার্বিক মোল ব্যালেন্স: \(F = D + B \implies 1000 = D + B\)
২. উপাদান ব্যালেন্স:
\[F \cdot x_F = D \cdot x_D + B \cdot x_B\]
\[1000 imes 0.42 = D imes 0.95 + (1000 - D) imes 0.05\]
\[D = rac{1000 imes (0.42 - 0.05)}{0.95 - 0.05} = 411.11 ext{ kmol/hr}\]
\[B = 1000 - 411.11 = 588.89 ext{ kmol/hr}\]
ম্যাককেব-থিল পদ্ধতিতে কলাম উপাদান ব্যালেন্স সমাধান।
কেজি জলীয় দ্রবণে 22 কেজি অ্যাসিটিক এসিড বিদ্যমান (৮০ কেজি পানি)। উক্ত এসিড নিষ্কাশনে 65 কেজি বিশুদ্ধ জৈব দ্রাবক ব্যবহার করা হলো। বন্টন সহগ \(K_D = 2.5\) হলে একক ধাপে কত কেজি এসিড নিষ্কাশিত হবে এবং নিষ্কাশন দক্ষতা (%) কত? [মান: ৫]
একক ধাপ নিষ্কাশন সমীকরণ:
অবশিষ্ট দ্রাবকের ভর: \[X_{rem} = rac{X_{initial}}{1 + K_D \cdot rac{S}{B}} = rac{22}{1 + 2.5 imes rac{65}{80}} = 6.89 ext{ kg}\]
নিষ্কাশিত এসিড: \[22 - 6.89 = 15.11 ext{ kg}\]
দক্ষতা: \[ rac{15.11}{22} imes 100 = 68.7\%\]
তরল-তরল নিষ্কাশনে ডিস্ট্রিবিউশন কো-ইফিশিয়েন্ট ভিত্তিক ভর স্থানান্তর।
একটি রাসায়নিক বিক্রিয়ার বেগ ধ্রুবক 300 K তাপমাত্রায় \(k_1 = 0.012 ext{ s}^{-1}\) এবং 320 K তাপমাত্রায় বৃদ্ধি পেয়ে \(k_2 = 0.03 ext{ s}^{-1}\) হয়। আরেনিয়াসের সমীকরণ প্রয়োগ করে বিক্রিয়াটির সক্রিয়করণ শক্তি (Activation Energy, \(E_a\)) kJ/mol এ হিসাব করো। (\(R = 8.314 ext{ J/(mol}\cdot ext{K)}\)) [মান: ৫]
আরেনিয়াস সমীকরণ:
\[\ln\left( rac{k_2}{k_1}
ight) = rac{E_a}{R} \left( rac{1}{T_1} - rac{1}{T_2}
ight)\]
\[\ln\left( rac{0.03}{0.012}
ight) = rac{E_a}{8.314} \left( rac{1}{300} - rac{1}{320}
ight)\]
\[E_a = rac{8.314 imes \ln(2.5)}{2.0833 imes 10^{-4}} = 36566.6 ext{ J/mol} = 36.57 ext{ kJ/mol}\]
তাপমাত্রা পরিবর্তনের সাথে বেগ ধ্রুবকের সম্পর্ক ও অ্যাক্টিভেশন এনার্জি নির্ণয়।
পূর্ববর্তী বিক্রিয়ায় (প্রবাহ 22 L/min, \(k = 0.15 ext{ min}^{-1}\), রূপান্তর 78%) CSTR এর পরিবর্তে একটি প্লাগ ফ্লো রি-অ্যাক্টর (PFR) ব্যবহার করা হলে (ক) PFR এর প্রয়োজনীয় আয়তন (L) এবং (খ) আয়তনের অনুপাত \(V_{CSTR} / V_{PFR}\) নির্ণয় করো। [মান: ৫]
১. PFR পারফরম্যান্স সমীকরণ:
\[V_{PFR} = rac{v_0}{k} \ln\left( rac{1}{1 - X}
ight) = rac{22}{0.15} \ln\left( rac{1}{1 - 0.78}
ight) = 222.1 ext{ Litres}\]
২. আয়তনের অনুপাত:
\[ rac{V_{CSTR}}{V_{PFR}} = rac{520.0}{222.1} = 2.34\] (অবিচ্ছিন্ন মিশ্রণের কারণে CSTR এ সর্বদা বেশি আয়তন প্রয়োজন হয়)।
পিএফআর বনাম সিএসটিআর এর আয়তনগত তুলনামূলক বিশ্লেষণ।
স্পর্শ পদ্ধতিতে সালফিউরিক এসিড প্লান্টে দৈনিক 55 মেট্রিক টন সালফার দহন করা হয়। সালফার ডাই-অক্সাইডের রূপান্তর ৯৮% এবং সার্বিক শোষণ দক্ষতা ৯৯% হলে দৈনিক উৎপাদিত ৯৮% বাণিজ্যিক সালফিউরিক এসিডের পরিমাণ মেট্রিক টনে নির্ণয় করো। [মান: ৫]
১. ধারাবাহিক বিক্রিয়া:
\[S + O_2
ightarrow SO_2 o{V_2O_5} SO_3 o{H_2SO_4} H_2S_2O_7 o{H_2O} 2H_2SO_4\]
সালফারের মোল সংখ্যা: \[55 imes 1000 / 32.06 = 1715.53 ext{ kmol}\]
কার্যকর রূপান্তর সহ \(H_2SO_4\) উৎপাদন: \[1715.53 imes 0.98 imes 0.99 imes 98.08 / 1000 = 163.25 ext{ ton}\]
২. ৯৮% এসিডের বাণিজ্যিক ভর:
\[ rac{163.25}{0.98} = 166.58 ext{ metric tons}\]
সালফিউরিক এসিড উৎপাদনের স্পর্শ পদ্ধতির উপাদান ব্যালেন্স।
একটি শিল্প ইটিপি (ETP) তে দৈনিক 1300 m³ অপরিশোধিত বর্জ্য পানি প্রবেশ করে যার ইনফ্লুয়েন্ট \(BOD_5 = 360\) mg/L। ডিসচার্জ স্ট্যান্ডার্ড অনুযায়ী ইফ্লুয়েন্ট \(BOD_5 = 30\) mg/L নিশ্চিত করতে হবে। (ক) দৈনিক অপসারিত বিওডি এর পরিমাণ (kg/day) এবং (খ) হাইড্রোলিক রিটেনশন টাইম ১০ ঘণ্টা ধরে অ্যায়ারেশন ট্যাংকের প্রয়োজনীয় আয়তন (m³) নির্ণয় করো। [মান: ৫]
১. দৈনিক অপসারিত বিওডি এর ভর:
\[ ext{BOD}_{rem} = rac{Q imes (BOD_{in} - BOD_{out})}{1000} = rac{1300 imes (360 - 30)}{1000} = 429.0 ext{ kg/day}\]
২. বায়বীয় ট্যাংকের প্রয়োজনীয় আয়তন:
\[V = Q imes rac{HRT}{24} = 1300 imes rac{10}{24} = 541.7 ext{ m}^3\]
বর্জ্য পানি শোধনাগারে সক্রিয় স্লাজ বায়বীয় ট্যাংকের আয়তন নির্ধারণ।