Mi az a h,x-diagram?

Vegye fel velünk a kapcsolatot

Mi az h,x-diagram?

Az h,x-diagrammot 1923-ban Richard Mollier dolgozta ki, és lehetővé teszi a nedves levegő állapotváltozásainak – melegítés, párásítás, szárítás vagy hűtés hatására – szemléletes ábrázolását, illetve kiszámítását. Az állapotváltozások közvetlenül, grafikus úton meghatározhatók a diagramból.

Videó megtekintése

Alkotóelemek és paraméterek:

Az h,x-diagram feltünteti az állapot leírásához szükséges összes lényeges paramétert:

Hőmérséklet = t °C-ban

Abszolút páratartalom = x g/kg-ban

Relatív páratartalom = r.F. %-ban

Fajlagos entalpia = h kJ-ban (1+x)kg

Sűrűség = p (kg/m3)-ben

A

koordinátarendszer felépítésével javul a leolvasási pontosság a nedves levegő nem telített tartományában. A Mollier által javasolt ferde szögű diagram elkészítéséhez az x-tengelyt annyira elforgatjuk az óramutató járásával megegyező irányba, amíg a t = 0 °C izoterm a nedves levegő nem telített tartományában vízszintesen halad. Az állandó fajlagos entalpia h vonalai balról fentről jobbra lefelé haladnak. Az állandó víztartalom x vonalai függőlegesen futnak.

A víztartalom x-et ábrázoló vízszintes tengely gyakorlati okokból nem halad át a koordináta-kezdőponton. Második x-tengelyként megadható a vízgőz parciális nyomása, mivel ez kizárólag a víztartalom x-től és a légnyomás p-től függ. A diagonálisan futó vonalakon a fajlagos entalpia h van feltüntetve. A diagramon a relatív páratartalom görbésorozatai láthatók.

A szélső skála segítségével az állapotváltozások egyszerűen grafikusan ábrázolhatók, pl. a gőz-levegő párásítás során bekövetkező állapotváltozás. Az 1× index azt jelzi, hogy a nedves levegő entalpiája a száraz levegő entalpiájából és a víz entalpiájából áll össze.

Az azonos hőmérsékletű vonalak (izotermák) a nem telített levegő tartományában enyhén emelkednek, mégpedig a vízgőz érzékelhető entalpia-részével. A telítési pontban (relatív páratartalom = 1) a vonalak lefelé hajlanak, mert a maximális gőztartalom felett a víz már csak folyékony formában, apró vízcseppek (köd) formájában lehet jelen a levegőben. A ködterületen az izotermek már csak a további víztartalom csekély érzékelhető entalpiájával térnek el a telítési ponton áthaladó izenthalpáktól.

A nem telített levegő területén most már vannak azonos relatív páratartalmat jelző görbék, amelyek a megfelelő izoterm-szakaszok egyenletes felosztásával jönnek létre 0 és 1 között. A relatív páratartalom tehát egyre csökken, minél melegebb lesz a levegő, ha az x vízmennyiség nem változik.

Számítások az h,x-diagrammal

Felmelegedés állandó abszolút páratartalom mellett

Az ötödik ábra egy légtömeg felmelegedési folyamatát mutatja a vízgőztartalom változása nélkül. Mit lehet ebből a folyamatból megállapítani?

A felmelegedés 11 °C-on (1. pont) kezdődik és 25 °C-on (2. pont) végződik. Az abszolút páratartalom x ebben a folyamatban állandó marad, 4 g/kg. Ezzel szemben a relatív páratartalom 11 °C-on mért 50%-ról 25 °C-on 20%-ra változik. Ezenkívül az entalpia h (1×x) értéke 21,4 kJ/kg-ról 35 kJ/kg-ra változik, végül pedig a sűrűség is 1,24 kg/m³-ről 1,17 kg/m³-re változik.

Víz porlasztása vagy elpárolgása (adiabatikus légnedvesítés)

Ha vizet porlasztanak vagy elpárologtatnak anélkül, hogy egyidejűleg hőt adnának hozzá, akkor a párolgáshoz szükséges energiát a környezeti levegőből vonják el. A levegő tehát lehűl. Mivel a lehűlési folyamat párhuzamosan halad az adiabátákkal, ezt adiabatikus hűtésnek nevezik. A h,x-diagramon a párásítás során a lehűlés pontos irányát a ∆h/∆x szélső skálából lehet leolvasni.

A ∆h/∆x kiszámítása:

∆h=kJ/kg

∆x kg H2O / kg száraz levegő