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Das Mollier h x Diagramm fruher i x Diagramm Enthalpie Wasserbeladungs Diagramm ermoglicht es Zustandsanderungen feuchter Luft durch Erwarmung Befeuchtung Entfeuchtung Kuhlung und Mischung verschiedener Luftmengen zu beschreiben Es gilt fur einen bestimmten Luftdruck p displaystyle p in der Regel fur den atmospharischen Luftdruck z B 100 kPa also fur isobare Zustandsanderungen Die Grossen Temperatur Luftfeuchtigkeit Enthalpie und Dichte konnen unmittelbar abgelesen werden Zustandsanderungen konnen auf grafischem Wege ermittelt werden Das Diagramm wurde 1923 von Richard Mollier vorgeschlagen siehe auch Psychrometrie 1 Inhaltsverzeichnis 1 Aufbau des Diagrammes 2 Umrechnung auf anderen Gesamtdruck 3 Beispiele zur Anwendung 3 1 Vorgange im Diagramm darstellen 3 2 Luftbefeuchtung 4 Internationale Anwendung 5 Siehe auch 6 Einzelnachweise 7 Literatur 8 WeblinksAufbau des Diagrammes BearbeitenDas Mollier h x Diagramm wird in einem schiefwinkligen Koordinatensystem dargestellt Durch die Wahl des schiefwinkligen Koordinatensystems wird die Ablesegenauigkeit fur das fur die technische Anwendung wichtige ungesattigte Gebiet der feuchten Luft erhoht 2 Zur Konstruktion des von Mollier vorgeschlagenen schiefwinkligen Diagramms wird die x Achse so weit im Uhrzeigersinn gedreht bis die Isotherme t 0 C im ungesattigten Gebiet der feuchten Luft waagerecht verlauft 1 2 Die Linien konstanter spezifischer Enthalpie h displaystyle h nbsp verlaufen von links oben nach rechts unten Die Linien konstanten Wassergehalts x displaystyle x nbsp auch Wasserbeladung verlaufen senkrecht Die waagrechte Achse Abszisse auf welcher der Wassergehalt x displaystyle x nbsp abgetragen ist verlauft aus praktischen Grunden nicht durch den Koordinatenursprung 3 Als zweite x Achse kann der Partialdruck des Wasserdampfes p w displaystyle p text w nbsp angegeben werden da dieser nur vom Wassergehalt x displaystyle x nbsp und vom Luftdruck p displaystyle p nbsp abhangig ist An der senkrechten Achse Ordinate wird die spezifische Enthalpie h displaystyle h nbsp aufgetragen In manchen Diagrammen wird falschlicherweise die Temperatur an der Ordinate dargestellt Im Diagramm sind Kurvenscharen fur die Lufttemperatur t displaystyle t nbsp Dichte der feuchten Luft r f displaystyle rho text f nbsp und die relative Feuchte ϕ displaystyle phi nbsp angegeben Bei einigen Diagrammen ist umlaufend ein sog Randmassstab mit dem Verhaltnis Anderung der spezifischen Enthalpie zur Anderung der Wasserbeladung D h D x displaystyle frac Delta h Delta x nbsp dargestellt Mit Hilfe des Randmassstabes konnen Zustandsanderungen einfach grafisch dargestellt werden z B die Zustandsanderung bei Dampfbefeuchtung 4 Der Index 1 x displaystyle 1 x nbsp gibt an dass sich die Enthalpie der feuchten Luft H Mi displaystyle H text Mi nbsp zusammensetzt aus der Enthalpie der trockenen Luft H l displaystyle H text l nbsp und der Enthalpie des Wassers H w displaystyle H text w nbsp Als Bezugsgrosse wird die Masse der trockenen Luft m l displaystyle m text l nbsp gewahlt h 1 x H Mi m l H l H w m l h l x h w displaystyle h text 1 x frac H text Mi m text l frac H text l H text w m text l h text l x cdot h text w nbsp x m w m l displaystyle x frac m text w m text l nbsp nbsp Aufbau des h x Diagrammes Das Bild zeigt die Enthalpieanteile fur zwei Zustande mit gleicher Temperatur auf der rot gezeichneten Isotherme Punkt 1 liegt im Gebiet der ungesattigten Luft Punkt 2 im Nebelgebiet Die Symbole bedeuten h spezifische Enthalpie in kJ kg s Sattigungszustand t Temperatur in C c spezifische Warmekapazitat in kJ kg K und x Wassergehalt in g kg Der Index p steht fur konstanten Druck in der Regel 1 bar die Indexerweiterungen sind L fur Luft D fur Wasserdampf und W fur flussiges Wasser Schliesslich ist noch r 0 displaystyle r 0 nbsp als Verdampfungsenthalpie bei 0 C zu nennen Die Linien gleicher Temperatur Isothermen steigen im Gebiet der ungesattigten Luft leicht an namlich um den Anteil der thermischen Energie des Wasserdampfes Im Sattigungspunkt relative Feuchte f 1 knicken die Linien nach unten ab weil uber den maximalen Dampfanteil hinaus Wasser dann nur noch flussig in Form von kleinen Wassertropfen Nebel in der Luft enthalten sein kann Die Isotherme weicht im Nebelgebiet nur noch um die geringe thermische Energie des zusatzlichen Wasseranteils von der durch den Sattigungspunkt laufenden Isenthalpen ab Der Ursprung des Diagrammes liegt bei 0 C fur trockene Luft x 0 displaystyle x 0 nbsp Im Gebiet der ungesattigten Luft gibt es nun Kurven gleicher relativer Luftfeuchte f die durch eine gleichmassige Teilung der jeweiligen Isothermenabschnitte zwischen f 0 und f 1 entstehen Die relative Luftfeuchtigkeit wird also immer geringer je warmer die Luft wird wenn sich die Wassermenge x nicht andert Berechnungsalgorithmen zur Erstellung eines h x Diagrammes fur feuchte Luft die sich auch zur Erstellung von Rechenprogrammen bzw von Makros fur die Zustands und Stoffwerte der trockenen sowie feuchten Luft spezifische Warmekapazitat Warmeleitfahigkeit Viskositat Temperaturleitfahigkeit Prandtlzahl eignen finden sich in Bernd Gluck Zustands und Stoffwerte Wasser Dampf Luft und Verbrennungsrechnung 4 Fur die praktische Anwendung werden die Enthalpienullpunkte fur trockene Luft und Wasser wie folgt festgelegt bei Temperatur 0 C gilt fur trockene Luft h l 0 displaystyle h text l 0 nbsp und siedendes Wasser h w 0 displaystyle h text w 0 nbsp 5 Umrechnung auf anderen Gesamtdruck BearbeitenEin h x Diagramm ist nur fur einen bestimmten Gesamtdruck p displaystyle p nbsp gultig Die Isothermen verandern sich bei Druckanderungen bei idealen Gasen nicht Die relative Feuchte ϕ displaystyle phi nbsp andert sich proportional mit dem Gesamtdruck Die Umrechnung auf andere Gesamtdrucke erfolgt mit nachstehender Gleichung 2 p vorh p Diagr ϕ vorh ϕ Diagr displaystyle frac p text vorh p text Diagr frac phi text vorh phi text Diagr nbsp Beispiele zur Anwendung BearbeitenVorgange im Diagramm darstellen Bearbeiten nbsp h x Diagramm mit Darstellung relevanter LuftbehandlungsprozesseZur Benutzung des Diagramms mussen mindestens zwei Grossen bekannt sein die anderen lassen sich daraus ableiten Trockenkugeltemperatur 6 Taupunkttemperatur Feuchtkugeltemperatur relative Feuchte f absolute Feuchte spezifische Enthalpie und Dichte Von einem Punkt im Diagramm zum Beispiel 30 C 10 g kg Punkt 1 lassen sich folgende Informationen ableiten Trockenkugeltemperatur wird waagrecht direkt an der Ordinate abgelesen 30 C Taupunkttemperatur senkrecht nach unten bis zur Taulinie folgen Dann die Temperatur auf der Ordinate ablesen 13 9 C 10 g kg Punkt 4 Feuchtkugeltemperatur entlang der Isenthalpen bis zur Sattigung Dann die Temperatur auf der Ordinate ablesen 19 5 C 14 2 g kg Punkt 6 Relative Feuchte hyperbolische Linien die durch die Taulinie begrenzt werden 37 r F Absolute Feuchte wird direkt an der Abszisse abgelesen 10 g kg Spezifische Enthalpie Die Isenthalpen sind Linien gleicher spezifischer Enthalpie im Bild lila 56 kJ kg Dichte Die Linien gleicher Dichte verlaufen mit leichtem Gefalle von links nach rechts im Bild grun 1 143 kg m Zustandsanderungen im Mollier h x Diagramm darstellen Erhitzen Bei Erhitzen der Luft verschiebt sich der Zustandspunkt vertikal nach oben zum Beispiel von 30 C auf 50 C Punkt 1 nach Punkt 3 Kuhlen ohne Kondensation Bei Kuhlen der Luft verschiebt sich der Zustandspunkt vertikal nach unten entgegengesetzt zur Erwarmung Befeuchten 1 Bei Befeuchten der Luft verschiebt sich der Zustandspunkt nach rechts zum Beispiel von Punkt 1 nach Punkt 5 Das ist ein recht theoretischer Vorgang der lediglich annahernd durch die Befeuchtung mit relativ kaltem Dampf erzielt wird Befeuchten 2 Bei adiabater Befeuchtung zum Beispiel durch einen Spruhbefeuchter verschiebt sich der Zustandspunkt entlang der Isenthalpen von Punkt1 nach Punkt 6 in Richtung Taulinie Entfeuchten Bei Entfeuchten der Luft verschiebt sich der Zustandspunkt nach links Punkt 2 Meist ist dieser Vorgang jedoch mit einer Temperaturanderung verbunden Beim Entfeuchten durch Kondensation verschiebt sich der Punkt nach links unten bei einer sorptiven Entfeuchtung nach links oben Mischen von Luftstromen Die Darstellung eines Mischprozesses unterschiedlicher Luftstrome erfolgt mittels des Gesetzes der abgewandten Hebel Am anschaulichsten fur diese Vorgehensweise ist ein Beispiel Wird ein Luftstrom A mit 2 000 kg h und 30 C 10 g kg Punkt 1 mit dem Luftstrom B mit 1 000 kg h und 15 C 4 g kg Punkt 7 gemischt liegt der Mischpunkt auf der Geraden zwischen den Punkten 1 und 7 Der Abstand des Mischpunktes liegt dabei genau um den Anteil des kalten Luftstromes am Mischstrom vom warmen Punkt entfernt 1 000 kg h 1 3 von 1 000 kg h 2 000 kg h 3 000 kg h Da der Einfluss des kalten Luftstromes vom warmen aus abgetragen wird spricht man vom abgewandten Hebel Somit liegt der Mischpunkt bei 25 C 8 g kg Punkt 8 Luftbefeuchtung Bearbeiten nbsp h x DiagrammDie angesaugte Luft aus der Umgebung wird erwarmt Die Luft hat eine bestimmte Temperatur und enthalt eine gewisse Menge Wasser da Raumluft nie ganz trocken ist Nun wird diese Luft von einer Heizung im Trockner erhitzt wodurch sich die relative Luftfeuchte reduziert roter Pfeil Die erwarmte Luft wird in die Trommel gefuhrt Sie streicht uber die Wasche dabei verdunstet das Wasser in der Wasche Die Luft wird adiabat befeuchtet Die dafur notige Verdampfungsenthalpie wird der warmen Luft entzogen In der Luft sinkt dadurch die Temperatur gleichzeitig steigt die Wasserbeladungsmenge Die Enthalpie der Luft bleibt annahernd konstant und kann an den in dem Mollier Diagramm befindlichen Enthalpie Linien abgelesen werden blauer Pfeil Die befeuchtete Luft wird dabei bis auf die sogenannte Feuchtkugeltemperatur abgekuhlt Ist diese Temperatur erreicht kann kein Wasser mehr von der Luft aufgenommen werden Internationale Anwendung BearbeitenIm angelsachsischen Raum wird das psychrometric chart oder Carrier Diagramm nach Willis Carrier 7 verwendet Hier wird die Wasserbeladung x displaystyle x nbsp uber der Lufttemperatur t displaystyle t nbsp aufgetragen Entsprechend andern sich die Richtungen bei der Darstellung der Luftzustandsanderungen nbsp psychrometric chart sea level 101 325 kPa SI unitsSiehe auch BearbeitenWasserdampf H s DiagrammEinzelnachweise Bearbeiten a b Hans Dieter Baehr Stephan Kabelac Thermodynamik Grundlagen und technische Anwendungen 14 Auflage Springer Berlin Heidelberg 2009 ISBN 978 3 642 00556 5 S 296 a b c Gunter Cerbe Hans Joachim Hoffmann Einfuhrung in die Thermodynamik von den Grundlagen zur technischen Anwendung 11 Auflage Hanser Munchen Wien 1996 ISBN 3 446 18849 5 S 287 Hermann Recknagel Eberhard Sprenger Ernst Rudolf Schramek Hrsg Taschenbuch fur Heizung und Klimatechnik 71 Auflage Oldenbourg Industrieverlag Munchen 2003 ISBN 3 486 26534 2 S 136 a b Bernd Gluck Zustands und Stoffwerte Wasser Dampf Luft und Verbrennungsrechnung 2 Auflage Verlag fur Bauwesen Berlin 1991 ISBN 3 345 00487 9 Siegfried Baumgarth Berndt Horner Josef Reeker Handbuch der Klimatechnik Band 1 Grundlagen 5 Auflage C F Muller Heidelberg 2008 ISBN 978 3 7880 7820 1 S 215 Als Trockenkugeltemperatur bezeichnet man in diesem Zusammenhang die Temperatur der umgebenden Luft welche mit einem Thermometer mit trockener Quecksilberkugel bzw trockenem Fuhler gemessen wird also die ganz gewohnliche Art der Lufttemperaturmessung Die umstandliche Bezeichnung wird nur verwendet um den Unterschied zur Feuchtkugeltemperatur kenntlich zu machen bei der die Thermometerkugel wahrend der Messung mit einem feuchten Gewebe umwickelt wird um die Grosse des Energieentzuges durch Verdunstung mit zu erfassen Quelle H J Ullrich Kaltetechnik Band 1 Eigenverlag Klaus Jens Vorlesungen uber Gebaudetechnik an der TU WienLiteratur BearbeitenFeuchte Luft h x Diagramm 1 Auflage VDE Verlag Dresden 2012 ISBN 978 3 8007 3386 6 Weblinks BearbeitenInteraktives Mollier Diagramm mit Ubungen und druckbaren Diagrammen als HD Vektorgrafik Ein leeres h x Diagramm zum Eintragen der Zustande PDF Datei 7 kB ACHTUNG Druck 0 95 bar Leere h x Diagramme zum Eintragen der Zustande fur verschiedene Drucke Standorthohen Excel Sheet zur Darstellung und Berechnung von Prozessen im Mollier h x Diagramm Mollier h x Diagramm mit automatischer Luftdruck Anpassung und Werte Darstellung Luftungsrechner offnen Link rechts unten im Rechenblatt anklicken Interaktives h x Diagramm Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Mollier h x Diagramm amp oldid 238544495