Hvad er h-x-diagrammet?

H-x-diagrammet blev udviklet af Richard Mollier i 1923 og gør det muligt at illustrere og beregne ændringer i fugtig lufts tilstand forårsaget af opvarmning, befugtning, affugtning eller afkøling. Disse ændringer i tilstanden kan bestemmes direkte ud fra diagrammet ved hjælp af grafiske metoder.

Se videoen

Komponenter og parametre:

h,x-diagrammet viser alle de væsentlige parametre, der er nødvendige for at beskrive luftens tilstand:

Temperatur = t i °C

Absolut fugtighed = x i g/kg

Relativ fugtighed = RH i %

Specifik entalpi = h i kJ (1+x)kg

Tæthed = p i (kg/m3)

Struktur

Koordinatsystemet øger aflæsningsnøjagtigheden for det umættede område af den fugtige luft. For at konstruere det skrå diagram, som Mollier foreslog, drejes x-aksen med uret, indtil isotermen t = 0 °C løber vandret i det umættede område af den fugtige luft. Linjerne med konstant specifik entalpi h løber fra øverst til venstre til nederst til højre. Linjerne med konstant vandindhold x løber lodret.

Af praktiske årsager går den vandrette akse, hvorpå vandindholdet x er afbildet, ikke gennem origo. Vanddampens partialtryk kan angives som en anden x-akse, da dette kun afhænger af vandindholdet x og lufttrykket p. Den specifikke entalpi h er afbildet på de diagonale linjer. Kurver for relativ luftfugtighed er vist i diagrammet.

Ved hjælp af skalaen i kanten kan tilstandsændringer let afbildes grafisk, f.eks. tilstandsændringen under befugtning med damp og luft. Indekset 1/x angiver, at den fugtige lufts entalpi består af den tørre lufts entalpi og vandets entalpi.

Linjerne med samme temperatur (isotermer) stiger let i området med umættet luft, nemlig med vanddampens sensible enthalpikomponent. Ved mætningspunktet (relativ luftfugtighed = 1) bøjer linjerne nedad, fordi vand ud over det maksimale dampindhold kun kan forekomme i luften i flydende form som små vanddråber (tåge). I tågeområdet afviger isotermen kun fra isenthalpen, der går gennem mætningspunktet, med den lille sensible entalpi for det ekstra vandindhold.

I området med umættet luft findes der nu kurver med ens relativ luftfugtighed, som opstår ved en ligelig opdeling af de respektive isotermeafsnit mellem = 0 og = 1. Den relative luftfugtighed falder derfor, når luften bliver varmere, forudsat at vandmængden x forbliver konstant.

Beregninger ved hjælp af h,x-diagrammet

Opvarmning ved konstant absolut fugtighed

Det femte diagram, der vises her, illustrerer opvarmningsprocessen af en luftmasse uden ændring i dens vanddampindhold. Hvad kan man observere ved denne proces?

Opvarmningen begynder ved 11 °C (punkt 1) og slutter ved 25 °C (punkt 2). Den absolutte fugtighed x forbliver konstant på 4 g/kg under denne proces. Derimod ændrer den relative luftfugtighed sig fra 50 % ved 11 °C til 20 % ved 25 °C. Desuden ændrer enthalpien h (1/x) sig fra 21,4 kJ/kg til 35 kJ/kg, og endelig ændrer densiteten sig også fra 1,24 kg/m³ til 1,17 kg/m³.

Forstøvning eller fordampning af vand (adiabatisk befugtning)

Når vand forstøves eller fordampes uden samtidig tilførsel af varme, hentes den energi, der kræves til fordampningen, fra den omgivende luft. Luften afkøles derfor. Da afkølingsprocessen følger de adiabatiske linjer, betegnes den som adiabatisk køling. I h,x-diagrammet kan den nøjagtige retning af afkølingskurven under befugtning bestemmes ud fra marginal skalaen ∆h/∆x.

Beregning af ∆h/∆x:

∆h=kJ/kg

∆x kg H2O / kg tør luft