Q5 50M Compulsory calculate Thermodynamics and IC Engines
(a) Show in the form of a table, how the increase in the following variables affects (increase or decrease) the ignition delay period of a compression ignition (CI) engine: (i) Self-ignition temperature, (ii) Cetane number, (iii) Compression ratio, (iv) Intake pressure, (v) Intake temperature, (vi) Air-fuel ratio, (vii) Exhaust gas recirculation. (10 marks)
(b) What are the desirable characteristics of an ideal working fluid for vapour power cycle? (10 marks)
(c) What is reheat factor of a steam turbine? Derive an expression to show that the reheat factor is always greater than unity. (10 marks)
(d) Compare vapour compression and vapour absorption refrigeration systems. (10 marks)
(e) Without using psychrometric chart, calculate (i) relative humidity, (ii) humidity ratio, (iii) dew point temperature and (iv) enthalpy of moist air, when DBT is 35 °C and WBT is 23 °C. The barometer reads 755 mm of Hg. Use modified Apjohn equation (take values of pressure in bar): p_v = p'_v - (1.8p(t-t'))/2700 where, p_v = partial pressure of water vapour (w.v.) corresponding to DPT, p'_v = partial pressure of w.v. corresponding to WBT, t = DBT, t' = WBT, p = barometric pressure. Use the properties of water vapour given below: t (°C) | Vapour pressure (bar) ---|--- 10 | 0·012272, 12 | 0·014017, 14 | 0·015977, 16 | 0·018173, 18 | 0·020630, 20 | 0·023373, 22 | 0·026431, 24 | 0·029832, 32 | 0·047552, 34 | 0·053201, 36 | 0·059423. (10 marks)
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(a) एक तालिका के रूप में दर्शाइए कि निम्नलिखित चरों में वृद्धि, संपीडन प्रज्वलन (सी. ओ.) इंजन के प्रज्वलन विलम्ब काल को कैसे प्रभावित (वृद्धि या कमी) करती है: (i) स्वतः प्रज्वलन तापमान, (ii) सीटेन संख्या, (iii) संपीडन अनुपात, (iv) अंतर्ग्राही दाब, (v) अंतर्ग्राही तापमान, (vi) वायु-ईंधन अनुपात, (vii) रेचन गैस पुनःसंचारण। (10 अंक)
(b) वाष्प शक्ति चक्र हेतु एक आदर्श कार्यकारी तरल की वांछनीय विशेषताएं क्या हैं? (10 अंक)
(c) भाप-टरबाइन का पुनःस्थाप गुणक क्या है? पुनःस्थाप गुणक हमेशा एक से बड़ा होता है, यह दर्शाने हेतु एक व्यंजक की व्युत्पत्ति कीजिए। (10 अंक)
(d) वाष्प संपीडन तथा वाष्प अवशोषण प्रशीतन प्रणालियों की तुलना कीजिए। (10 अंक)
(e) साइक्रोमीट्रिक चार्ट का उपयोग किए बिना गणना कीजिए (i) आपेक्षिक आर्द्रता, (ii) आर्द्रता अनुपात, (iii) ओसांक तापमान तथा (iv) आर्द्र वायु की एन्थैल्पी, जब डी० बी० टी० 35 °C और डब्ल्यू० बी० टी० 23 °C है। बैरोमीटर 755 mm Hg बता रहा है। संशोधित एपीजॉन समीकरण का प्रयोग कीजिए (bar में दाब का मान लीजिए): p_v = p'_v - (1.8p(t-t'))/2700 जहाँ, p_v = डी० पी० टी० के अनुरूप जलवाष्प का आंशिक दाब, p'_v = डब्ल्यू० बी० टी० के अनुरूप जलवाष्प का आंशिक दाब, t = डी० बी० टी०, t' = डब्ल्यू० बी० टी०, p = बैरोमीटरी दाब। निचे दिए गए जलवाष्प के गुणों का उपयोग कीजिए: t (°C) | वाष्प-दाब (bar) ---|--- 10 | 0·012272, 12 | 0·014017, 14 | 0·015977, 16 | 0·018173, 18 | 0·020630, 20 | 0·023373, 22 | 0·026431, 24 | 0·029832, 32 | 0·047552, 34 | 0·053201, 36 | 0·059423। (10 अंक)
Answer approach & key points
Begin with part (a) presenting a clear table with seven variables and their effects on ignition delay, citing physical reasoning for each. For (b), enumerate 6-8 desirable characteristics of working fluids with brief justification. Part (c) requires defining reheat factor, then deriving the inequality RF > 1 using T-s diagram and isentropic efficiency concepts. Part (d) should present a structured comparison across 5-6 parameters (energy source, COP, components, applications). Part (e) demands systematic calculation: apply modified Apjohn equation, interpolate vapor pressures, then compute all four psychrometric properties with proper units. Allocate time proportionally: (e) ~25%, (a)-(d) ~18.75% each.
- Table in (a): Self-ignition temp ↑ → delay ↑; Cetane number ↑ → delay ↓; Compression ratio ↑ → delay ↓; Intake pressure ↑ → delay ↓; Intake temp ↑ → delay ↓; Air-fuel ratio ↑ → delay ↑; EGR ↑ → delay ↑
- Part (b): Ideal working fluid characteristics—high critical temp, low triple point, high latent heat, chemically stable, non-toxic, low cost, easy availability (water/steam, ammonia, refrigerants cited)
- Part (c): Reheat factor definition as ratio of cumulative enthalpy drop to single isentropic enthalpy drop; derivation showing RF = Σ(Δh_actual)/Δh_single > 1 due to reheat effect and increasing isentropic efficiency at lower pressures
- Part (d): Comparison table covering—energy input (work vs heat), COP range, moving parts, noise, maintenance, suitability for waste heat/remote areas (vapour absorption preferred for solar/EGR applications in Indian context)
- Part (e): Correct application of modified Apjohn equation with p = 1.0066 bar; interpolation for p'_v at 23°C (between 22°C and 24°C); calculation of p_v, then RH, ω, DPT by interpolation, and h = c_p*t + ω*h_g
Q6 50M calculate IC Engine Testing and Steam Turbines
(a) The power output of a six-cylinder, four-stroke CI engine is absorbed by a hydraulic dynamometer for which the law is P = WN/20000, where P is the power in kW, W is the brake load in newton and N is the engine speed in r.p.m. The following observations are made during a test on the engine: Bore = 100 mm; Stroke = 110 mm; Brake load = 540 N; Engine speed = 2500 r.p.m.; C/H ratio of the fuel (by mass) = 83/17; Ambient pressure = 1·0 bar; Ambient temperature = 27 °C; Time taken for 100 cc of fuel consumption = 18 s; Fuel density = 780 kg/m³; Calorific value of the fuel = 45 MJ/kg; Mass flow rate of atmospheric air consumed by the engine = 5·301126 kg/min. Calculate the bmep, bsfc, brake thermal efficiency, volumetric efficiency and the percentage of excess air. Given, R_air = 0·287 kJ/kg-K. (20 marks)
(b) (i) Draw typical velocity triangles of a stage of a reaction turbine, clearly showing the various velocities. (ii) Derive an expression to show that the optimum value of ρ, the blade-to-steam speed ratio for a Parsons reaction turbine is given by ρ = cos α, where α is the inlet angle of the fixed blades. (iii) Also, show that the maximum efficiency of the Parsons reaction turbine is given by η_maximum = (2 cos² α)/(1 + cos² α). (iv) Draw the velocity triangles of the Parsons reaction turbine operating at ρ_optimum. (20 marks)
(c) Explain briefly the various methods of air-conditioning duct design. (10 marks)
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(a) एक छः-सिलिंडर, चार-स्ट्रोक सी। आई। इंजन की निगम शक्ति एक द्रवचालित डायनमोमीटर द्वारा अवशोषित कर ली जाती है, जिसके लिए P = WN/20000 नियम है, जहाँ P, kW में शक्ति है, W न्यूटन में आरोध (ब्रेक) भार है तथा N, r.p.m. में इंजन की गति है। इंजन पर एक परीक्षण के दौरान निम्नलिखित अवलोकन किए गए: बोर = 100 mm; स्ट्रोक = 110 mm; आरोध (ब्रेक) भार = 540 N; इंजन गति = 2500 r.p.m.; ईंधन का C/H अनुपात (द्रव्यमान द्वारा) = 83/17; परिवेश दाब = 1·0 bar; परिवेश तापमान = 27 °C; 100 cc ईंधन खपत के लिए लिया गया समय = 18 s; ईंधन घनत्व = 780 kg/m³; ईंधन का ऊष्मीय मान = 45 MJ/kg; इंजन द्वारा उपभोग की गई वायुमंडलीय वायु की द्रव्यमान प्रवाह दर = 5·301126 kg/min. ब्रेक माध्य प्रभावी दाब, ब्रेक विशिष्ट ईंधन खपत, ब्रेक तापीय दक्षता, आयतनिक दक्षता तथा अतिरिक्त वायु के प्रतिशत की गणना कीजिए। R_वायु = 0·287 kJ/kg-K दिया गया है। (20 अंक)
(b) (i) प्रतिक्रिया टरबाइन के एक चरण के विरुद्ध वेग त्रिभुज बनाइए, जो स्पष्ट रूप से विभिन्न वेगों को दर्शाते हों। (ii) पार्संस प्रतिक्रिया टरबाइन के ब्लेड-से-भाप गति अनुपात, ρ का इष्टत मान ρ = cos α से दिया जाता है, यह दर्शाने हेतु एक व्यंजक व्युत्पन्न कीजिए, जहाँ α स्थिर ब्लेड का अंतर्गामी कोण है। (iii) यह भी दर्शाइए कि पार्संस प्रतिक्रिया टरबाइन की अधिकतम दक्षता η_अधिकतम = (2cos²α)/(1+cos²α) द्वारा दी गई है। (iv) ρ_इष्टत पर संचालित पार्संस प्रतिक्रिया टरबाइन के वेग त्रिभुज बनाइए। (20 अंक)
(c) वातानुकूलन वाहिनी अभिकल्पना की विभिन्न विधियों की संक्षेप में व्याख्या कीजिए। (10 अंक)
Answer approach & key points
Calculate all engine performance parameters in part (a) using systematic thermodynamic formulas, ensuring unit consistency throughout. For part (b), derive the optimum blade speed ratio and maximum efficiency expressions using velocity triangle analysis, with clear diagrams at ρ_optimum. For part (c), enumerate duct design methods with brief explanations. Allocate approximately 40% time to (a), 40% to (b), and 20% to (c) based on marks distribution.
- Part (a): Brake power P = WN/20000 = 67.5 kW; bmep = (60×P×1000)/(L×A×n×N/2) = 7.82 bar; bsfc = ṁ_f/P = 0.208 kg/kWh; brake thermal efficiency = P/(ṁ_f×CV) = 38.46%; volumetric efficiency = (ṁ_a×R×T_a)/(P_a×V_s×N/2×n) = 85.2%; stoichiometric air-fuel ratio from C/H=83/17 gives excess air ≈ 25%
- Part (b)(i): Velocity triangles showing inlet/outlet absolute velocities (V₁, V₂), relative velocities (V_{r1}, V_{r2}), blade velocities (u), and angles (α, β, φ, ψ) for 50% reaction stage
- Part (b)(ii): Derivation using symmetrical triangles (V_{r1}=V₂, V₁=V_{r2}), power output expression, and dP/du = 0 leading to ρ_opt = u/V₁ = cos α
- Part (b)(iii): Substitution of ρ_opt into efficiency expression η = 2ρ(cos α - ρ)/(1 - 2ρ cos α + ρ²) yielding η_max = 2cos²α/(1+cos²α)
- Part (b)(iv): Velocity triangles at ρ_opt showing α = β₂ and φ = ψ with V_{r2} perpendicular to blade or specific geometric relationships
- Part (c): Equal friction method, velocity reduction method, static regain method, and T-method (total pressure method) with brief principles of each
Q7 50M calculate Thermodynamics - Nozzles, Refrigeration, Lubricants
(a) A convergent-divergent nozzle receives steam at 5 bar, 250 °C and expands it isentropically into a space at 1 bar. Neglecting the inlet velocity, calculate the exit area required for a mass flow of 0·5 kg/s for the following cases:
(i) When the flow is in equilibrium
(ii) When the flow is supersaturated with pv^1.3 = constant
Given, at 5 bar, 250 °C
v = 0·4744 m³/kg, s = 7·2709 kJ/kg-K, h = 2960·7 kJ/kg
and at 1 bar
v_f = 0·001044 m³/kg, v_g = 1·6729 m³/kg
h_f = 419·04 kJ/kg, h_g = 2676·1 kJ/kg
s_f = 1·3069 kJ/kg-K, s_g = 7·3549 kJ/kg-K
(b) A 1 TR refrigeration plant works on R134a simple saturated vapour compression refrigeration cycle. The evaporator and condenser temperatures are –10 °C and 44 °C respectively. Determine the (i) mass flow rate of the refrigerant, (ii) compressor power, (iii) volumetric cooling capacity and (iv) COP. Also, calculate the (v) increase in the specific compressor work due to superheat horn and (vi) throttling loss, in comparison to reversed Carnot cycle operating between the same temperature limits. Consider the entry to compressor as saturated vapour and saturated liquid refrigerant is leaving the condenser in the reversed Carnot cycle. The properties of R134a are given in the table:
Take specific heat of vapour refrigerant as 1·26 kJ/kg-K.
(c) Explain how the following characteristics of the lubricating oils affect the operation of an internal combustion (IC) engine:
(i) Viscosity
(ii) Viscosity index
(iii) Pour point
(iv) Flash point and fire point
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(a) एक अभिसारी-अपसारी नोजल 5 bar, 250 °C पर भाप प्राप्त करता है और उसे 1 bar पर समएन्ट्रॉपी विधि से किसी क्षेत्र में प्रसारित करता है। अंतरिम वेग की उपेक्षा करते हुए निम्नलिखित मामलों के लिए 0·5 kg/s के द्रव्यमान प्रवाह के लिए आवश्यक निर्गम क्षेत्र की गणना कीजिए :
(i) जब प्रवाह संतुलन में हो
(ii) जब प्रवाह pv^1.3 = स्थिरांक से अतिसंतृप्त हो
दिया गया है, 5 bar, 250 °C पर
v = 0·4744 m³/kg, s = 7·2709 kJ/kg-K, h = 2960·7 kJ/kg
और 1 bar पर
v_f = 0·001044 m³/kg, v_g = 1·6729 m³/kg
h_f = 419·04 kJ/kg, h_g = 2676·1 kJ/kg
s_f = 1·3069 kJ/kg-K, s_g = 7·3549 kJ/kg-K
(b) एक 1 TR प्रशीतन संयंत्र R134a सरल संतृप्त वाष्प संपीडन प्रशीतन चक्र पर कार्य करता है। वाष्पीकरण और संघनन के तापमान क्रमशः: –10 °C और 44 °C हैं। ज्ञात कीजिए (i) प्रशीतक की द्रव्यमान प्रवाह दर, (ii) संपीडक शक्ति, (iii) आयतनिक शीतलन क्षमता तथा (iv) निष्पादन गुणांक (सी.ओ. पी.)। यह भी ज्ञात कीजिए (v) अतिताप श्रंग के कारण संपीडक के विशिष्ट कार्य में वृद्धि तथा (vi) उपरोधन हानि, समान तापमान सीमाओं के बीच चलने वाले व्युत्क्रम कार्नो चक्र की तुलना में। संपीडन में प्रवेश को संतृप्त वाष्प के रूप में मानिए और व्युत्क्रम कार्नो चक्र में संघनित्र से संतृप्त तरल प्रशीतक बाहर आ रहा है। R134a के गुण तालिका में दिए गए हैं :
(c) व्याख्या कीजिए कि स्नेहक तेल की निम्नलिखित विशेषताएँ अंतर्दहन (आई. सी.) इंजन के प्रचालन को कैसे प्रभावित करती हैं :
(i) श्यानता
(ii) श्यानता सूचकांक
(iii) बहाव बिंदु
(iv) स्फुरक एवं अग्नि तापांक
Answer approach & key points
Calculate numerical solutions for all sub-parts with systematic working. For (a), apply isentropic flow relations for both equilibrium and supersaturated steam, determining exit area using continuity equation. For (b), use given R134a properties to compute cycle parameters and compare with reversed Carnot cycle. For (c), explain lubricant properties with clear IC engine operational implications. Allocate approximately 40% time to part (a) due to dual cases, 35% to part (b) for six numerical outputs, and 25% to part (c) for conceptual explanations.
- Part (a)(i): Determine exit enthalpy at 1 bar using s_1 = s_2 = 7.2709 kJ/kg-K, find quality x_2, then velocity from h_0 = h_2 + V_2^2/2000, and exit area A_2 = m_dot*v_2/V_2
- Part (a)(ii): Apply pv^1.3 = constant for supersaturated flow, calculate T_2 from isentropic relation, find v_2, h_2 using c_p for superheated steam, then velocity and area
- Part (b): Use 1 TR = 3.517 kW, extract h_f, h_g at -10°C and 44°C from tables, compute refrigerant effect, mass flow rate, compressor work using h_2 = h_g at 44°C + c_p(T_2' - T_2), COP = RE/W
- Part (b)(v)-(vi): Calculate Carnot COP and work, then find superheat horn loss (area under superheat on T-s diagram) and throttling loss (h_4 - h_4' on enthalpy basis)
- Part (c): Viscosity affects film strength and pumping losses; VI ensures performance across temperature; pour point determines cold-start capability; flash/fire points indicate safety against crankcase ignition
- Steam tables interpolation skills demonstrated where needed; all units consistent (kJ/kg, m/s, m², kg/s, kW, kJ/m³)
- Comparison between actual VCRS and reversed Carnot cycle clearly quantified with percentage or absolute differences
Q8 50M calculate IC Engines, Psychrometrics, Boiler and Chimney
(a) An SI engine working on the Otto cycle has cylinder bore of 210 mm and stroke length of 240 mm. The clearance volume is 1550 cc. The pressure and temperature at the beginning of compression are 1 bar and 17 °C respectively. The maximum pressure of the cycle is 50 bar. Determine the pressure and temperature at the salient points in the cycle, the air-standard efficiency, the work done and the mean effective pressure. Show the cycle on P-v and T-s diagrams. Evaluate the fuel consumption in kg/kWh, if the calorific value of the fuel is 40 MJ/kg.
Take Cp and Cv of air as 1·005 kJ/kg-K and 0·718 kJ/kg-K respectively.
(b) Air flowing at the rate of 100 m³/min at 40 °C DBT and 50% RH is mixed with another stream of air flowing at the rate of 20 m³/min at 26 °C DBT and 50% RH. The mixture flows over a cooling coil whose ADP temperature is 10 °C and bypass factor is 0·2. Find the DBT and RH of air leaving the coil. If this air is supplied to an air-conditioned room, where DBT of 26 °C and RH of 50% are maintained, then calculate the (i) room sensible heat factor and (ii) coil cooling capacity in tons of refrigeration.
Draw a schematic diagram of the system and show all the processes on a skeleton psychrometric chart.
Psychrometric chart is given.
(c) A process industry employs a medium pressure boiler to produce steam. The mass flow rate of fuel consumed is 0·847 kg/s and c.v. of the fuel is 44 MJ/kg. For efficient combustion, 16 kg of air per kg of fuel is required, for which a draught of 30 mm of the water column is required at the base of the chimney. The flue gases leave the boiler at 350 °C. The average temperature of gases in the stack may be taken as 300 °C. The atmosphere is at 20 °C.
Assuming the velocity of gases at the stack exit to be negligible, determine the height of the stack and the diameter at its base.
Also, calculate the mass flow rate of the gases.
Take Patmosphere = 101·3 kPa, Rair = Rgases = 0·287 kJ/kg-K, g = 9·81 m/s²,
ρwater = 1000 kg/m³.
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(a) ओटो चक्र पर कार्य करने वाले एक स्पार्क इग्निशन इंजन में सिलिंडर बोर 210 mm और स्ट्रोक लंबाई 240 mm है। अवकाश आयतन 1550 cc है। संपीडन के आरंभ में दाब और तापमान क्रमशः 1 bar और 17 °C है। चक्र का अधिकतम दाब 50 bar है। चक्र के मुख्य बिंदुओं पर दाब और तापमान, वायु-मानक दक्षता, कृतकार्य तथा माध्य प्रभावी दाब निर्धारित कीजिए। चक्र को P-v और T-s आरेख पर दर्शाइए। यदि ईंधन का उष्मीय मान 40 MJ/kg है, तो kg/kWh में ईंधन की खपत का मूल्यांकन कीजिए।
वायु के Cp और Cv को क्रमशः 1·005 kJ/kg-K और 0·718 kJ/kg-K लीजिए।
(b) 40 °C डी० बी० टी० और 50% आर० एच० पर 100 m³/min की दर से प्रवाहित वायु को 26 °C डी० बी० टी० और 50% आर० एच० पर 20 m³/min की दर से प्रवाहित वायु की दूसरी धारा के साथ मिलाया जाता है। मिश्रण शीतलन कुंडली पर से प्रवाहित होता है जिसका ए० डी० पी० तापमान 10 °C तथा उपमार्ग गुणक 0·2 है। कुंडली से निकलने वाली वायु का डी० बी० टी० और आर० एच० ज्ञात कीजिए। यदि यह वायु एक वातानुकूलित कक्ष में आपूर्ति की जाती है, जहाँ डी० बी० टी० 26 °C और आर० एच० 50% बनाए रखा जाता है, तो गणना कीजिए (i) कक्ष संवेदी उष्मा गुणक तथा (ii) प्रशीतन टन में कुंडली शीतलन क्षमता।
तंत्र का एक योजनाबद्ध आरेख बनाइए और सभी प्रक्रियाओं को एक साइक्रोमीट्रिक चार्ट के ढाँचे पर दर्शाइए।
साइक्रोमीट्रिक चार्ट दिया हुआ है।
(c) एक प्रक्रम उद्योग भाप का उत्पादन करने हेतु एक मध्यम दाब वाले बॉयलर का उपयोग करता है। उपभोग किए गए ईंधन की द्रव्यमान प्रवाह दर 0·847 kg/s है और ईंधन का उष्मीय मान (CV) 44 MJ/kg है। कुशल दहन हेतु, प्रति kg ईंधन में 16 kg वायु की आवश्यकता होती है, जिसके लिए चिमनी के आधार पर जल स्तंभ के 30 mm के प्रवात की आवश्यकता होती है। फ्लू गैस बॉयलर से 350 °C पर निकलती है। स्टैक में गैस का औसत तापमान 300 °C लिया जा सकता है। वातावरण 20 °C पर है।
यह मानते हुए कि स्टैक के निर्गम पर गैसों का वेग नगण्य है, स्टैक की ऊँचाई और उसके आधार का व्यास निर्धारित कीजिए।
इसके अलावा, गैसों की द्रव्यमान प्रवाह दर की भी गणना कीजिए।
Pवायुमंडल = 101·3 kPa, Rवायु = Rगैस = 0·287 kJ/kg-K, g = 9·81 m/s²,
ρजल = 1000 kg/m³ लीजिए।
Answer approach & key points
Calculate systematically across all three sub-parts: spend ~40% time on (a) Otto cycle (highest computational load with multiple salient points, efficiency, work, MEP and fuel consumption), ~35% on (b) psychrometric mixing and cooling coil analysis (requires chart reading and bypass factor application), and ~25% on (c) chimney draught and stack design (natural draught formula with temperature-dependent density). Present each part with clear headings, state assumptions, show all formulae with substitutions, and conclude with labelled diagrams as demanded.
- Part (a): Compression ratio r = (V_s + V_c)/V_c = 6.32; T2 = 562 K, p2 = 12.6 bar; T3 = 2233 K after heat addition; T4 = 1125 K, p4 = 3.97 bar; η_otto = 51.1%; W_net = 287 kJ/kg; MEP = 4.52 bar; fuel consumption = 0.202 kg/kWh
- Part (b): Mixing line on psychrometric chart yields mixture at ~37°C DBT, 50% RH; after cooling coil with BPF=0.2, outlet DBT = 15.4°C, RH ~95%; room SHF = 0.82; coil cooling capacity = 8.6 TR
- Part (c): Chimney height H = 42.3 m using draught equation Δp = gH(ρ_a - ρ_g); base diameter D = 1.85 m from continuity with mass flow; mass flow rate of flue gases = 14.4 kg/s
- P-v and T-s diagrams for Otto cycle with all four states labelled and heat/work arrows indicated; skeleton psychrometric chart showing mixing, cooling coil process, and room condition line
- Correct application of isentropic relations pV^γ = constant and T2/T1 = (V1/V2)^(γ-1) for Otto cycle; use of psychrometric relations ω = 0.622p_v/(p-p_v) and bypass factor definition
- Unit consistency throughout: pressures in bar or kPa, temperatures in K for calculations, specific volumes in m³/kg, mass flow rates in kg/s or kg/min as appropriate