Glava H, x-diagram

x

Video, Animacija psychrometric grafikon














Preprosta razlaga vlaženja zraka:

Kaj je diagram h,x?



Diagram h,x je razvil Richard Mollier leta 1923 in omogoča nazoren prikaz oziroma izračun sprememb stanja vlažnega zraka zaradi segrevanja, vlaženja, razvlaževanja ali hlajenja. Spremembe stanja je mogoče neposredno grafično odčitati iz diagrama.

Komponente in parametri:
Diagram h,x podaja vse ključne parametre, ki so potrebni za opis stanja zraka:

Temperatura = t v °C
Absolutna vlaga = x v g/kg
Relativna vlaga = r.v. v %
Specifična entalpija = h v kJ(1+x)kg
Gostota = p v (kg/m3)


Sestava
Diagram h,x je prikazan v nepravokotnem koordinatnem sistemu. Z izbiro nepravokotnega koordinatnega sistema se izboljša natančnost odčitavanja za nenasičeno območje vlažnega zraka. Za konstrukcijo nepravokotnega diagrama, ki ga predlaga Mollier, se os x zavrti v smeri urinega kazalca, dokler izoterma t = 0 °C ne poteka vodoravno v nenasičenem območju vlažnega zraka. Linije konstantne specifične entalpije h potekajo od levega zgornjega kota do desnega spodnjega kota. Linije konstantne vsebnosti vode x potekajo navpično.

Vodoravna os, na kateri se nanaša vsebnost vode x, iz praktičnih razlogov ne poteka skozi izhodišče koordinatnega sistema. Kot drugo os x je mogoče uporabiti parcialni tlak vodne pare, saj je ta odvisen samo od vsebnosti vode x in zračnega tlaka p. Na diagonalnih linijah je navedena specifična entalpija h. Na diagramu so navedene skupine krivulj za temperaturo zraka, gostoto vlažnega zraka in relativno vlažnost.
Z lestvico ob robu je mogoče enostavno grafično predstaviti npr. spremembo stanja pri parnem vlaženju zraka. Indeks 1+x podaja, da je entalpija vlažnega zraka sestavljena iz entalpije suhega zraka in entalpije vode.

Linije enake temperature (izoterme) v območju nenasičenega zraka rahlo naraščajo za občutni delež entalpije vodne pare. Na točki nasičenosti (relativna vlažnost = 1) se linije prelomijo navzdol, saj od tu naprej voda v zrak ne more več prehajati v obliki pare, temveč samo še kot tekočina v obliki kapljic (meglica). Izoterma v območju meglice od izentalp, ki potekajo skozi točko nasičenosti, odstopa samo še za majhno občutno entalpijo dodatnega deleža vode.

V območju nenasičenega zraka so tako vidne krivulje enake relativne zračne vlažnosti, ki jih pridobimo z enakomernim deljenjem ustreznih odsekov izoterm med = 0 in = 1. Relativna vlažnost zraka se torej zmanjšuje s segrevanjem zraka, saj se količina vode x ne spreminja.


Izračuni z diagramom h,x


Segrevanje pri konstantni absolutni vlažnosti
Slika zraven prikazuje postopek segrevanja zračne mase brez spremembe deleža vodne pare.
Kaj je razvidno iz tega postopka?
Segrevanje se začne pri 11 °C (točka 1) in konča pri 25 °C (točka 2). Absolutna vlažnost x je pri tem postopku konstantna in znaša 4 g/kg. Obratno pa se relativna vlažnost zmanjša s 50 % pri 11 °C na 20 % pri 25 °C. Poleg tega se spremeni entalpija h (1+x) z 21,4 kJ/kg na 35 kJ/kg, pa tudi gostota se spremeni z 1,24 kg/m3 na 1,17 kg/m3.

Atomizacija ali izhlapevanje vode (adiabatno vlaženje zraka)
Če vodo atomiziramo ali izhlapevamo, ne da bi hkrati dovajali toploto, se energija, potrebna za izhlapevanje, odvzema okoliškemu zraku.Zrak se s tem hladi.Ker proces hlajenja poteka vzporedno z adiabatami, ga imenujemo adiabatno hlajenje.Na diagramu h,x lahko natančno smer poteka hlajenja med vlaženjem odčitate na robnem merilu ∆h/∆x.

Izračun ∆h/∆x:

∆h = kJ/kg
∆x kg H2O / kg suhega zraka


Vlaženje s paro (izotermno vlaženje zraka)
Pri vlaženju zraka s paro je temperatura načeloma konstantna, saj je vodna para na isti energetski ravni kot zrak.

Izračun ∆h/∆x:

∆h = kJ/kg
∆x kg suhega zraka