Transcript Das h,x-Diagramm nach Mollier
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Das h,x-Diagramm nach Mollier
Raumlufttechni
k
Das h,x-Diagramm
nach Mollier
Dipl.-Ing. (FH) Sebastian Acker
Heidelberg, 06.05.2003
Dozent Dipl. Ing. (FH) Sebastian Acker
Berufsförderungswerk Heidelberg gGmbH
Slide 2
Das h,x-Diagramm nach Mollier
dient zur einfachen und übersichtlichen Darstellung von
Zustandsänderungen feuchter Luft
Im h,x-Diagramm sind unter anderem folgende Größen aufgetragen:
• Temperatur der Luft in °C
• Enthalpie „h“ in kJ/kg Luft (Wärmeinhalt der Luft-Wasserdampfmischung)
• Absolute Luftfeuchte (Wassergehalt) „x“ in g/kg Luft
• relative Luftfeuchte in %
• Wasserdampf-Teildruck in mbar
Dozent Dipl. Ing. (FH) Sebastian Acker
Berufsförderungswerk Heidelberg gGmbH
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Das h,x-Diagramm nach Mollier
Da Luft nur bis zu einer rel. Feuchte von 100% Wasserdampf
aufnehmen kann, bildet die sog. Sättigungslinie (100% Linie) die
Grenzlinie zwischen:
• ungesättigter Luft (oberhalb der Kurve)
• gesättigter Luft (Nebelgebiet unterhalb der Kurve)
Wird gesättigte Luft unterhalb der Sättigungslinie abgekühlt, so fällt
Wasser aus.
Dozent Dipl. Ing. (FH) Sebastian Acker
Berufsförderungswerk Heidelberg gGmbH
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Das h,x-Diagramm nach Mollier
Im folgenden sollen folgende Vorgänge vereinfacht im h,x-Diagramm
dargestellt werden:
1. Lufterwärmung
2. Luftkühlung und Entfeuchtung
3. Luftbefeuchtung
4. Mischen zweier Luftmengen
5. Luftzustände in einer Klimaanlage „typischer Winterfall“
6. Luftzustände in einer Klimaanlage „typischer Sommerfall“
Dozent Dipl. Ing. (FH) Sebastian Acker
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Das h,x-Diagramm nach Mollier
1. Lufterwärmung:
T
P2
P1
Wird feuchte Luft (bei konstantem
Wassergehalt) erwärmt, so verläuft
die Zustandsänderung der Luft im
Diagramm senkrecht nach oben
Hier von Punkt P1 mit 5 °C
nach Punkt P2 mit 22 °C.
Die absolute Feuchte bleibt gleich,
die rel. Luftfeuchte nimmt von 75%
auf etwa 25 % ab.
Dozent Dipl. Ing. (FH) Sebastian Acker
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Das h,x-Diagramm nach Mollier
2. Luftkühlung und Entfeuchtung:
1.) Wird feuchte Luft abgekült, so
verläuft die Zustandsänderung
der Luft im Diagramm zunächst
senkrecht nach unten.
Hier von Punkt P1 mit 30 °C
Dabei steigt die rel. Luftfeuchte
an, bis schließlich bei Punkt P2
mit 14°C den Taupunkt TP mit
100% rel. F. erreicht wird.
P1
1
P2
P3
2
2.) Kühlt man die Luft weiter ab, hier
z.B. bis zum Punkt P3 mit 9°C
kondensiert ein Teil der Luft und
es wird Wasser ausgeschieden.
Der absolute Wassergehalt sinkt
von 10,8 auf 7,2 g/kg Luft. Es
werden x = 3,6 g Wasser/kg Luft
ausgeschieden.
X
Dozent Dipl. Ing. (FH) Sebastian Acker
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Das h,x-Diagramm nach Mollier
3. Luftbefeuchtung:
Bei der Luftbefeuchtung muss man zwei Fälle unterscheiden:
A.) Befeuchtung mit Wasser gleicher
Temperatur, z.B. in einem Luftwäscher
Hierbei kühlt in dem Bsp. die Luft
von P1 mit 35°C auf P2 mit 22°C ab
Da weder Heiz- noch Kühlenergie aufgewendet werden, verläuft der Vorgang
(adiabat) auf der Linie gleicher Enthalpie
P1
A
P3
P4
B
P2
XA
Der absolute Wassergehalt
nimmt um etwa xA = 5,4 g
Wasser/kg Luft zu
XB
Der absolute Wassergehalt
nimmt um etwa xB = 9 g
Wasser/kg Luft zu
B.) Befeuchtung mit Wasserdampf
In dem Beispiel nimmt die rel.
Luftfeuchte von P3 mit 20%
nach P4 mit 80% zu.
Bei Dampf von 100°C verläuft die
Befeuchtung annähernd isotherm,
d.h. es findet keine wesentliche
Temperaturerhöhung statt.
Dozent Dipl. Ing. (FH) Sebastian Acker
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Das h,x-Diagramm nach Mollier
4. Mischung zweier Luftmengen:
Bei der Mischung zweier Luftmengen
m1 und m2 (ohne Zu- oder Abführung von
Wärmeenergie oder Feuchte) liegt der
Luftzustand nach der Mischung auf einer
Verbindungsgeraden zwischen den beiden
Ausganspunkten P1 und P2
Wobei die beiden Strecken zwischen
Ausgangspunkt und Mischpunkt im
umgekehrten Verhältnis, zu den jeweiligen
Luftmengen steht.
P1
MP
P2
In dem Beispiel wird
60 % Außenluft von -10 °C; 80% rel. F. mit
40% Umluft von 20°C; 50% rel. F. gemischt.
Der Mischpunkt liegt bei etwa 2 °C und 80%
rel. F. und damit näher an dem Punkt P2
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Das h,x-Diagramm nach Mollier
5. Winterfall:
Umluft (UM)
Außenluft (AU)
T= 20°C ; rel.F. 50 %
T= -10°C ; rel.F. 80 %
ZU
T2
4
3
T1
2
UM
MP
1
X
AU
1.) Mischen von Außen- und Umluft,
Anteile jeweils 50%, Mischpunkt
bei ca. 5°C ; rel. F. 75%
2.) Vorerwärmen um T1
auf ca. 18 °C ; rel. F. 30%
3.) Befeuchten um x
auf ca. 12 °C ; rel. F. 75%
4.) Nacherwärmen um T2
auf ca. 22 °C ; rel. F. 40%
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6. Sommerfall:
Umluft (UM)
Außenluft (AU)
T= 26°C ; rel.F. 40 %
T= 30°C ; rel.F. 60 %
AU
1 MP
2
TH
ZU
TK
UM
4
3
X
1.) Mischen von Außen- und Umluft
Anteile jeweils 50%, Mischpunkt
bei ca. 28°C ; rel. F. 52%
2.) Kühlen um Tk
auf ca. 17 °C ; rel. F. 100%
3.) Entfeuchten um x durch
weiteres Abkühlen
auf ca. 9 °C ; rel. F. 100%
4.) Nacherwärmen um TH
auf ca. 20 °C ; rel. F. 50%
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Raumlufttechni
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Das h,x-Diagramm nach Mollier
dient zur einfachen und übersichtlichen Darstellung von
Zustandsänderungen feuchter Luft
Im h,x-Diagramm sind unter anderem folgende Größen aufgetragen:
• Temperatur der Luft in °C
• Enthalpie „h“ in kJ/kg Luft (Wärmeinhalt der Luft-Wasserdampfmischung)
• Absolute Luftfeuchte (Wassergehalt) „x“ in g/kg Luft
• relative Luftfeuchte in %
• Wasserdampf-Teildruck in mbar
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Da Luft nur bis zu einer rel. Feuchte von 100% Wasserdampf
aufnehmen kann, bildet die sog. Sättigungslinie (100% Linie) die
Grenzlinie zwischen:
• ungesättigter Luft (oberhalb der Kurve)
• gesättigter Luft (Nebelgebiet unterhalb der Kurve)
Wird gesättigte Luft unterhalb der Sättigungslinie abgekühlt, so fällt
Wasser aus.
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Das h,x-Diagramm nach Mollier
Im folgenden sollen folgende Vorgänge vereinfacht im h,x-Diagramm
dargestellt werden:
1. Lufterwärmung
2. Luftkühlung und Entfeuchtung
3. Luftbefeuchtung
4. Mischen zweier Luftmengen
5. Luftzustände in einer Klimaanlage „typischer Winterfall“
6. Luftzustände in einer Klimaanlage „typischer Sommerfall“
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1. Lufterwärmung:
T
P2
P1
Wird feuchte Luft (bei konstantem
Wassergehalt) erwärmt, so verläuft
die Zustandsänderung der Luft im
Diagramm senkrecht nach oben
Hier von Punkt P1 mit 5 °C
nach Punkt P2 mit 22 °C.
Die absolute Feuchte bleibt gleich,
die rel. Luftfeuchte nimmt von 75%
auf etwa 25 % ab.
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2. Luftkühlung und Entfeuchtung:
1.) Wird feuchte Luft abgekült, so
verläuft die Zustandsänderung
der Luft im Diagramm zunächst
senkrecht nach unten.
Hier von Punkt P1 mit 30 °C
Dabei steigt die rel. Luftfeuchte
an, bis schließlich bei Punkt P2
mit 14°C den Taupunkt TP mit
100% rel. F. erreicht wird.
P1
1
P2
P3
2
2.) Kühlt man die Luft weiter ab, hier
z.B. bis zum Punkt P3 mit 9°C
kondensiert ein Teil der Luft und
es wird Wasser ausgeschieden.
Der absolute Wassergehalt sinkt
von 10,8 auf 7,2 g/kg Luft. Es
werden x = 3,6 g Wasser/kg Luft
ausgeschieden.
X
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Das h,x-Diagramm nach Mollier
3. Luftbefeuchtung:
Bei der Luftbefeuchtung muss man zwei Fälle unterscheiden:
A.) Befeuchtung mit Wasser gleicher
Temperatur, z.B. in einem Luftwäscher
Hierbei kühlt in dem Bsp. die Luft
von P1 mit 35°C auf P2 mit 22°C ab
Da weder Heiz- noch Kühlenergie aufgewendet werden, verläuft der Vorgang
(adiabat) auf der Linie gleicher Enthalpie
P1
A
P3
P4
B
P2
XA
Der absolute Wassergehalt
nimmt um etwa xA = 5,4 g
Wasser/kg Luft zu
XB
Der absolute Wassergehalt
nimmt um etwa xB = 9 g
Wasser/kg Luft zu
B.) Befeuchtung mit Wasserdampf
In dem Beispiel nimmt die rel.
Luftfeuchte von P3 mit 20%
nach P4 mit 80% zu.
Bei Dampf von 100°C verläuft die
Befeuchtung annähernd isotherm,
d.h. es findet keine wesentliche
Temperaturerhöhung statt.
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Das h,x-Diagramm nach Mollier
4. Mischung zweier Luftmengen:
Bei der Mischung zweier Luftmengen
m1 und m2 (ohne Zu- oder Abführung von
Wärmeenergie oder Feuchte) liegt der
Luftzustand nach der Mischung auf einer
Verbindungsgeraden zwischen den beiden
Ausganspunkten P1 und P2
Wobei die beiden Strecken zwischen
Ausgangspunkt und Mischpunkt im
umgekehrten Verhältnis, zu den jeweiligen
Luftmengen steht.
P1
MP
P2
In dem Beispiel wird
60 % Außenluft von -10 °C; 80% rel. F. mit
40% Umluft von 20°C; 50% rel. F. gemischt.
Der Mischpunkt liegt bei etwa 2 °C und 80%
rel. F. und damit näher an dem Punkt P2
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5. Winterfall:
Umluft (UM)
Außenluft (AU)
T= 20°C ; rel.F. 50 %
T= -10°C ; rel.F. 80 %
ZU
T2
4
3
T1
2
UM
MP
1
X
AU
1.) Mischen von Außen- und Umluft,
Anteile jeweils 50%, Mischpunkt
bei ca. 5°C ; rel. F. 75%
2.) Vorerwärmen um T1
auf ca. 18 °C ; rel. F. 30%
3.) Befeuchten um x
auf ca. 12 °C ; rel. F. 75%
4.) Nacherwärmen um T2
auf ca. 22 °C ; rel. F. 40%
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Das h,x-Diagramm nach Mollier
6. Sommerfall:
Umluft (UM)
Außenluft (AU)
T= 26°C ; rel.F. 40 %
T= 30°C ; rel.F. 60 %
AU
1 MP
2
TH
ZU
TK
UM
4
3
X
1.) Mischen von Außen- und Umluft
Anteile jeweils 50%, Mischpunkt
bei ca. 28°C ; rel. F. 52%
2.) Kühlen um Tk
auf ca. 17 °C ; rel. F. 100%
3.) Entfeuchten um x durch
weiteres Abkühlen
auf ca. 9 °C ; rel. F. 100%
4.) Nacherwärmen um TH
auf ca. 20 °C ; rel. F. 50%
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