Čo je h-x diagram?

Jednoducho vysvetlené zvlhčovanie vzduchu

Hx diagram bol navrhnutý v roku 1923 Richardom Mollierom a umožňuje názorne zobraziť a popr. spočítať zmenu stavu vlhkého vzduchu v dôsledku ohrievania, zvlhčovania, vysúšania alebo ochladzovania. Zmeny stavu je pritom možné zistiť priamo z diagramu pomocou grafiky.

Súčasti a parametre:
Hx diagram udáva všetky podstatné parametre, ktoré sú potrebné pre popis stavu vzduchu:
Teplota = t (°C)
Absolútna vlhkosť = x (g/kg)
Relatívna vlhkosť = r.v. (%)
Špecifická entalpia = h (kJ(1+x)kg)
Hustota = p (kg/m3)

Zostavenie:
Hx diagram je zobrazený v kosouhlom systéme súradníc. Výberom kosouhlého systému súradníc sa zvyšuje presnosť odčítania pre nenasýtenú oblasť vlhkého vzduchu. Na konštrukciu kosouhlého diagramu navrhnutého Mollierom je os X otočená tak ďaleko v smere hodinových ručičiek, až izoterma t = 0 °C prechádza vodorovne v nenasýtenej oblasti vlhkého vzduchu. Čiary konštantný špecifické entalpie h prechádza zľava hore doprava dole. Čiary konštantného objemu vody x prebiehajú kolmo.

Vodorovná os, na ktorej je zanesený objem vody x, neprebieha z praktických dôvodov začiatkom súradníc. Ako druhá os x môže byť zadaný čiastočný tlak vodnej pary, pretože je závislý iba na objeme vody xa tlaku vzduchu p. Na diagonálne prebiehajúcej čiare je zanesená špecifická entalpia h. V diagrame sú zadané sústavy kriviek pre teplotu vzduchu, hustotu vlhkého vzduchu a relatívnu vlhkosť . Pomocou mierky na okrajoch je možné jednoducho graficky zobraziť zmeny stavu, napr. zmenu stavu pri parnom zvlhčovaní vzduchu. Index 1+x udáva, že sa entalpia vlhkého vzduchu skladá z entalpie suchého vzduchu a entalpie vody. Čiary rovnakej teploty (izotermy) ľahko stúpajú v oblasti nenasýteného vzduchu o citeľný podiel entalpie vodnej pary. V bode nasýtenia (relatívna vlhkosť = 1) sa čiary lomia smerom dole,pretože nad maximálnym podielom pary môže byť voda vo vzduchu obsiahnutá už len v kvapalnej podobe vo forme malých vodných kvapiek (hmla). Izoterma sa v oblasti hmly odchyľuje od izoentalpy prechádzajúcej bodom nasýtenia už len o málo znateľnú entalpiu dodatočného vodného podielu.

V oblasti nenasýteného vzduchu sa objavujú krivky rovnakej relatívnej vlhkosti vzduchu, ktoré vznikajú rovnomerným rozdelením príslušných úsekov izoterom medzi = 0 a = 1. Relatívna vlhkosť vzduchu je teda stále menšia, čím je vzduch teplejší, pokiaľ sa nemení množstvo vody x.

Výpočet pomocou hx diagramu

Ohriatie pri konštantnej absolútnej vlhkosti

Nižšie uvedený diagram ukazuje proces zahriatia vzduchovej hmoty bez zmeny jej obsahu vody. Čo je možné na tomto postupe vysledovať? Zahrievanie začína pri 11 °C (bod 1) a končí pri 25 °C (bod 2). Absolútna vlhkosť x zostáva pri tomto procese konštantná na 4 g/kg. Oproti tomu relatívna vlhkosť sa mení z 50 % pri 11 °C na 20 % pri 25 °C. Okrem toho sa mení entalpia h (1 + x) z 21,4 kJ/kg na 35 kJ/kg a nakoniec sa mení aj hustota z 1,24 kg/m3 na 1,17 kg/m3.

Rozprašovanie alebo odparovanie vody (adiabatické zvlhčovanie vzduchu)

Pokiaľ je voda rozprašovaná alebo odparovaná bez súčasného prívodu tepla, je odnímaná potrebná energia okolitého vzduchu použitá na odparovanie. Vzduch sa teda ochladzuje. Pretože proces ochladzovania prebieha paralelne s adiabatou, nazýva sa adiabatickým chladením. V hx diagrame je možné zistiť presný smer procesu ochladzovania počas zvlhčovania z mierky na okraji ∆h/∆x.

Výpočet ∆h/∆x:

∆h = kJ/kg ∆x kg H2O / kg suchého vzduchu

Zvlhčovanie pomocou pary (izotermické zvlhčovanie vzduchu)

Pri zvlhčovaní vzduchu pomocou pary zostáva teplota v zásade konštantná, pretože sa vodná para nachádza na rovnakej úrovni energie ako vzduch.

Výpočet ∆h/∆x:

∆h = kJ/kg ∆x kg suchého vzduchu

PRODUKTY