H,x-Diagram

x

Video, Anmiation h,x-Diagramm














A légpárásítás egyszerű magyarázata

Mi a h,x diagram?



A h,x diagramot 1923-ban Richard Mollier fejlesztette ki, és az lehetővé teszi a nedves levegő felmelegedés, párásítás, párátlanítás vagy lehűtés okozta állapotváltozásainak szemléletes ábrázolását, illetve számítását. Az állapotváltozások ekkor közvetlenül a diagramból grafikus úton meghatározhatók.

Összetevők és paraméterek:
A h,x diagram megadja mindazon fontos paramétereket, amelyek a levegő állapotának leírásához szükségesek:

Hőmérséklet = t °C-ban
Abszolút páratartalom = x g/kg-ban
Relatív páratartalom = r.F. %-ban
Fajlagos entalpia = h kJ(1+x)kg-ban
Sűrűség = p (kg/m3)-ben


Felépítés
A h,x diagramot egy ferdeszögű koordinátarendszerben ábrázoljuk. A ferdeszögű koordinátarendszer alkalmazásával nő a nedves levegő telítetlen tartományának leolvasási pontosságát. A Mollier által javasolt ferdeszögű diagram szerkesztéséhez az x tengelyt annyira forgatjuk az óramutató járásának megfelelően, hogy a t = 0 °C izoterma a nedves levegő telítetlen tartományában vízszintesen fusson. Az állandó h fajlagos entalpia vonalai a bal felső részről jobbra lefelé haladnak. Az állandó x víztartalom vonalai függőlegesen haladnak.

A vízszintes tengely, amelyre az x víztartalmat felvittük, gyakorlati okokból nem halad át a koordinátarendszer kezdőpontján. Második x tengelyként a vízgőz parciális nyomása adható meg, mivel ez csak az x víztartalomtól és a p levegőnyomástól függ. Az átlósan futó vonalakra felvisszük a h fajlagos entalpiát. A diagramon a levegő hőmérsékletének, a nedves levegő sűrűségének és a relatív páratartalomnak a görbesorozatai vannak megadva.
A peremmérce segítségével az állapotváltozások egyszerűen ábrázolhatók grafikusan, pl. gőz-légpárásítás esetén az állapotváltozás. Az 1+x index azt adja meg, hogy a nedves levegő entalpiája a száraz levegő entalpiájából és a víz entalpiájából tevődik össze.

Az azonos hőmérsékletek vonalai (izotermák) enyhén emelkednek a telítetlen levegő tartományában, mégpedig a vízgőz érezhető entalpiahányadával. A telítettségi ponton (relatív páratartalom = 1) a vonalak lefelé megtörnek, mivel a maximális párahányadon túl a levegő már csak folyékony állapotban, kis vízcseppek formájában (köd) tartalmazhat vizet. Az izoterma a köd tartományában már csak a kiegészítő vízhányad kismértékű érezhető entalpiájával tér el a telítettségi ponton áthaladó izentalpoktól.

A telítetlen levegő tartományában most azonos relatív páratartalmú görbék vannak, amelyek az = 0 és = 1 közötti mindenkori izotermaszakaszok egyenletes eloszlása révén keletkeznek. A relatív páratartalom tehát egyre kisebb lesz, minél melegebbé válik a levegő, ha az x vízmennyiség nem változik.


Számítások a h,x diagrammal


Felmelegedés állandó abszolút páratartalom mellett
Az oldalt látható ábra egy levegőtömeg felmelegedési folyamatát mutatja vízgőztartalmának változása nélkül.
Mi látható ebből a folyamatból?
A felfűtés 11 °C-nál kezdődik (1. pont) és 25 °C-nál végződik (2. pont). Az x abszolút páratartalom ennél a folyamatnál állandó, 4 g/kg értékű. Ezzel szemben a relatív páratartalom a 11 °C-on mért 50%-ról 25 °C-on 20%-ra változik. Ezenkívül a h (1+x) entalpia 21,4 kJ/kg-ról 35 kJ/kg-ra változik, a sűrűség is változik 1,24 kg/m3-ről 1,17 kg/m3-re.

Víz porlasztása vagy párologtatása (adiabatikus légpárásítás)
Ha anélkül porlasztunk vagy párásítunk vizet, hogy egyúttal hőt is hozzáadnánk, akkor a párologtatáshoz szükséges energia elvonása a környezeti levegőből történik. A levegő tehát lehűl. Mivel a lehűlési folyamat párhuzamosan halad az adiabatákkal, azt adiabatikus hűtésnek nevezzük. A h,x diagramon a lehűlési folyamat pontos iránya a párásítás közben a ∆h/∆x peremmércén leolvasható.

A ∆h/∆x számítása:

∆h = kJ/kg
∆x kg H2O / kg száraz levegő


Párásítás gőzzel (izotermikus légpárásítás)
A gőzzel történő légpárásításnál a hőmérséklet lényegében állandó értékű marad, mivel a vízgőz ugyanazon az energiaszinten van, mint a levegő.

A ∆h/∆x számítása:

∆h = kJ/kg
∆x kg száraz levegő