Die Anwendung des h-x-diagramms

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2 Die Anwendung des h-x-diagramms 1. Mischen zweier Luftmengen 2 2. Lufterwlrmung EHUIOlFHQNOXQJ 3.2.1DVVNOXQJ 4. Luftbefeuchtung Befeuchtung mit Wasser 4.2.=XVWDQGVlQGHUXQJLP['LDJUDPP 4.3.Befeuchtung mit Wasserdampf 5. h-x-diagramm Huber & Ranner GmbH Anwendung des h-x-diagramms Version: 1.0 Stand: Diese Anleitung orientiert sich am Stand der Technik Zum Zeitpunkt der ErstellungbQGHUXQJHQYRUEHDOWHQ 1

3 Als eines der wichtigsten Werkzeuge den limaanlagenbauers erweist sich stets das sogenannte h-x-diagramm. Deshalb soll auch in diesem Produktkatalog der Ihnen ebenso DOV:HUN]HXJGLHQWGLHVHU]HQWUDOH$XVJDQJVSXQNWDOOHU9HUlQGHUXQJHQ GHU/XIW]XVWlQGHQLFWIHOHQ %HLGHU$XIEHUHLWXQJYRQ/XIWLQ/IWXQJVXQG.OLPD]HQWUDOJHUlWHQ NRPPHQIROJHQGH=XVWDQGVlQGHUXQJHQLQ)UDJH 1. Mischen zweier Luftmengen 2. /XIWHUZlUPXQJ 3. /XIWNOXQJ 4. Luftbefeuchtung 5. Luftentfeuchtung %HLDOOHQ%HWUDFWXQJHQGHU=XVWDQGVlQGHUXQJHQLP['LDJUDPP PXVVEHDFWHWZHUGHQGDVVDXIJUXQGGHU+ HQODJH+ H0HHU JHJHEHQHQIDOOV.RUUHNWXUIDNWRUHQEHUFNVLFWLJWZHUGHQPVVHQ,P['LDJUDPPN QQHQDOOHLQ6HTXHQ]DEODXIHQGHQ /XIWEHDQGOXQJV)XQNWLRQHQVHUEHUVLFWOLFGDUJHVWHOOWZHUGHQ 1. Mischen zweier Luftmengen Werden zwei Luftmengen m1 und m2 (kg/s) mit ihren verschiedenen =XVWlQGHQ/1 und L2PLWHLQDQGHUJHPLVFWVRHQWVWHWIUGDV*HPLVF HLQGULWWHU=XVWDQG0GHVVHQ*U HDXVGHP['LDJUDPPHUPLWWHOW werden kann. Der Mischpunkt teilt die Verbindungsgrade L1...L2 in zwei Abschnitte I1 und I2, die sich umgekehrt proportional zu den beiden EHWHLOLJWHQ/XIWPHQJHQYHUDOWHQ)UGLH%HUHFQXQJGHU6WUHFNHJLOW P O oder P O O. P O P O Mischen zweier Luftmengen 'HU lxiljvwh )DOO GHV 0LVFYRUJDQJV VSLHOW VLF LP %HUHLF GHU XQJHVlWWLJWHQ /XIW DE :LUG MHGRF LP :LQWHU NDOWH $XHQOXIW PLW warmer, feuchter Umluft gemischt, so kann der Mischpunkt in das Nebelgebiet fallen. Nebelbildung in der Mischkammer ist allerdings meist belanglos, weil die Luft auf ihrem weiteren Weg in einem /XIWHULW]HU HUZlUPW ZLUG ZREHL GLH VFZHEHQGHQ :DVVHUWU SIFHQ sofort wieder verdampfen und der weitere Vorgang sich dann im Bereich GHUXQJHVlWWLJWHQ/XIWDEVSLHOW %HILQGHWVLFGHU0LVFSXQNWLP1HEHOJHELHWXQGOlVVWPDQGLH/XIWEHL GHU7HPSHUDWXUEHVWHHQVRVFHLGHWVLFGDVEHUVFVVLJH:DVVHULQ GHU0LVFNDPPHUDXVXQGGHU0LVFSXQNWZDQGHUW]XU6lWWLJXQJVOLQLH 2

4 2. Lufterwlrmung 'LH/XIWHUZlUPXQJLQHLQHP/IWXQJVJHUlWLVWGHUHLQIDFVWH)DOOGHU =XVWDQGVYHUlQGHUXQJ'DGHU/XIWZHGHU:DVVHU]XJHIUWQRF HQW]RJHQZLUGYHUOlXIWGHU9RUJDQJLP['LDJUDPPDXIHLQHU senkrechten Linie (x = konstant), wobei aber der Wert der relativen Feuchte geringer wird. 3. hlen ² (Luftabkhlung) 8PGLH/XIWDE]XNOHQJLEWHV]ZHL0 JOLFNHLWHQ %HUUXQJGHU/XIWPLWHLQHUNlOWHUHQ2EHUIOlFH 2EHUIOlFHQNOXQJ (LQVSULW]HQIHLQYHUVSUWHQ:DVVHUVLQGHQ/XIWVWURP 1DVVNOXQJ 3.1 Oberfllchenkhlung %HLP.OHQYRQ/XIWLQ2EHUIOlFHQNOHUQN QQHQZLHGHUXP]ZHL )loohxqwhuvflhghqzhughq 'LH.OIOlFHQWHPSHUDWXUOLHJWEHUGHU7DXSXQNWWHPSHUDWXUGHU ]XEHDQGHOQGHQ/XIWWURFNHQH.OIOlFH GLH.OIOlFHQWHPSHUDWXUOLHJWXQWHUGHU7DXSXQNWWHPSHUDWXUGHU ]XEHDQGHOQGHQ/XIWQDVVH.OIOlFH Trockene hlfllche 8PGLHJHZQVFWH/XIWWHPSHUDWXUzu erhalten, ist je kg Luft die 'DGLH7HPSHUDWXUGHU.OIOlFHW. HUDOVGLH7DXSXQNWWHPSHUDWXU ttpghu]xnohqghq/xiwlvwndqqvlfdxighu.oiolfhnhlq Wasserdampf niederschlagen. Der absolute Feuchtegehalt der Luft bleibt XQYHUlQGHUWLQJHJHQVWHLJWGLHUHODWLYH)HXFWHDQ'LH =XVWDQGVlQGHUXQJLP['LDJUDPPLVWVRPLWHLQH3DUDOOHOH]XU[ Linie, die nach unten gerichtet ist. -HQDF.OOHLVWXQJZLUGGLH/XIWVWlUNHURGHUVFZlFHUDEJHNOW'LH.OIOlFHQWHPSHUDWXUNDQQDEHUQLFWJDQ]HUUHLFWZHUGHQGDQXUHLQ PHURGHUZHQLJHUJURHU7HLOGHU/XIWLQHQJHQWHUPLVFHQ.RQWDNW PLWGHQ.OULSSHQNRPPW%\SDVVHIIHNWVLHH$EELOGXQJ :luphphqjh ]X]XIUHQ [in kj/kg] 'LHEHUHFQHWH:lUPHOHLVWXQJTLQkW kann mit dem Lufterhitzer mit :DUPZDVVHURGHU'DPSI]XJHIUWZHUGHQ 3

5 8PGLHJHZQVFWH/XIWWHPSHUDWXUWzu erhalten, muss je kg Luft mit GHU7HPSHUDWXUWGLH:lUPHPHQJH DEJHIUWZHUGHQ. [in kj/kg] 'LHPLWWOHUH.OHUREHUIOlFHQWHPSHUDWXUW.LVWDElQJLJYRQGHU %DXDUWGHV.OHUVXQGOLHJWLP$OOJHPHLQHQ]ZLVFHQGHUPLWWOHUHQ.OZDVVHU9RUODXIWHPSHUDWXUWVXQGGHU.OZDVVHU 5FNODXIWHPSHUDWXUWR:. W W 9 5 W Nasse hlfllche /LHJWGLH7HPSHUDWXUGHU.OHUIOlFHW. unter dem Taupunkt ttp der zu NOHQGHQ/XIWVRZLUGHLQ7HLOGLHVHU/XIWVRZHLWDEJHNOWGDVV :DVVHUGDPSIDXIGHQ.OULSSHQNRQGHQVLHUW'HQ/XIW]XVWDQGQDF GHP.OHUNDQQPDQVLFGDHUDOV0LVFXQJHQWIHXFWHWHUQXU JHNOWHUXQGSUDNWLVFXQJHNOWHU/XIWYRUVWHOOHQ%\SDVVHIIHNW 'LH=XVWDQGVlQGHUXQJLP['LDJUDPPZLUGIUYHUHLQIDFWH Betrachtungen durch eine Gerade dargestellt, die vom Anfangszustand der Luft t1 ausgehend innerhalb des Dreiecks t1, ttp, t.yhuolxiw$ov +LOIVNRQVWUXNWLRQOlVVWVLFHLQ3XQNWDXIGHUZDDJHUHFWHQGXUFW1 annehmen, der durch den Entfeuchtungsgrad bestimmt wird. Eine zweite Berechnungsart bietet GHU6HQVLEOH:lUPHIDNWRU²6+)'DV *HIlOOHNDQQPLW+LOIHGHU6NDOD4sens/Qtotal und einem Fixpunkt durch 3DUDOOHOYHUVFLHEXQJJUDSLVFHUPLWWHOWZHUGHQ-HQDF.OOHLVWXQJ stellt sich ein Luftzustand t2, der zwischen der Anfangstemperatur t1 XQGGHU.OIOlFHQWHPSHUDWXUW. liegt. 'LH/XIWDXVWULWWVWHPSHUDWXUNDQQMHGRFGLH.OIOlFHQWHPSHUDWXU nicht ganz erreichen (Bypasseffekt). Doch schon bei kleinerer.oohlvwxqjzlugglh/xiwqlfwqxujhnowvrqghuqhvzlugdxf Wasser ausgeschieden. Die absolute Feuchte nimmt also ab, wogegen die relative Feuchte ansteigt. 4

6 'LH.OXQJPLWQDVVHU.OIOlFHEHQ WLJWPHU.OHQHUJLHDOVGLH 7URFNHQNOXQJ%HLQDVVHU.OIOlFHYHUOlXIWGLHZLUNOLFH =XVWDQGVlQGHUXQJMHGRFQLFWHQWODQJHLQHU*HUDGHQVRQGHUQHQWODQJ HLQHUPHURGHUZHQLJHUJHNUPPWHQ.XUYHYRP$XVJDQJVOXIW]XVWDQG nach t.. Diese ennlinie wird durch den Bypasseffekt und durch die Bauart des /XIWNOHUV 4. Luftbefeuchtung Zu trockene Luft kann mit Wasser oder mit Dampf befeuchtet werden. Wird der Luft mit dem Zustand x1, h1 Wasser oder Dampf zugegeben, so YHUlQGHUWVLFQLFWQXUGHUHQDEVROXWH)HXFWHVRQGHUQDXFGLH (QWDOSLHQLPPWXPGLH(QWDOSLHGHV]XJHIUWHQ:DVVHUVRGHU Dampfes zu Nasskhlung 'LH1DVVNOXQJDOV9RUJDQJLP['LDJUDPPHQWVSULFWGHU Befeuchtung mit Wasser. 4.1.Befeuchtung mit Wasser,QGHU:lVFHUNDPPHUHLQHU.OLPD]HQWUDOHZLUG:DVVHUYHUVSUW'LH GXUFVWU PHQGH/XIWQLPPWHLQHQ7HLOGLHVHV:DVVHUVLQ)RUPYRQ 'DPSIDXI'HUZHLWDXVJU HUH7HLOMHGRFIlOOWZLHGHULQGLH $XIIDQJZDQQH]XUFN Das Wasser kann nun aus der Auffangwanne laufend abgesaugt und ZLHGHUXPJJIJHUHLQLJW]XGHQ'VHQJHSXPSWXQGYHUVSUWZHUGHQ Die Anlage arbeitet dann mit Umlaufwasser. Es muss lediglich diejenige Wassermenge ersetzt werden, die verdunstet wurde. 'LH/XIWGLHGXUFGDVYHUVSUWH:DVVHUJHVFLFNWZLUGQLPPW:DVVHU LQ)RUPYRQ'DPSIDXIELVVLHJHVlWWLJWLVW'DIUGDV9HUGXQVWHQGHV :DVVHUVYRQDXHQNHLQH:lUPH]XJHIUWZLUGPXVVGLH 9HUGDPSIXQJVZlUPHDXVGHP:DVVHUVHOEVWHQWQRPPHQZHUGHQZDV ]XU$ENOXQJGHV8PODXIZDVVHUVIUW*OHLF]HLWLJZLUGDEHUDXF YRQGHU/XIWVHQVLEOH:lUPHDQGDV:DVVHUDEJHJHEHQGLUH Temperatur wird ebenfalls geringer'lh$enoxqjghv:dvvhuvjhw DEHUQXUVRZHLWELVJHUDGHVRYLHOIOEDUH:lUPHYRQGHU/XIW]XP Wasser wandert, wie dieses 9HUGXQVWXQJVZlUPHDXIEULQJW Es stellt sich ein Beharrungszustand ein, wobei das Umlaufwasser und GLHJHVlWWLJWH/XIWGLHJOeiche Temperatur annehmen )HXFWNXJHOWHPSHUDWXURGHU.OJUHQ]H Das Umlaufwasser nimmt bei dieser Befeuchtungsart nach einiger Zeit GLH)HXFWNXJHOWHPSHUDWXUDQDXFZHQQHVDP$QIDQJHLQH HUH RGHUDXFWLHIHUH7HPSHUDWXUEHVD 4.2.Zustandslnderung im h-x-diagramm Da beim Befeuchtungsprozess mit Umlaufwasser der Luft von keinem :luphwdxvfhu:luph]xjhiuwrghuhqw]rjhqzlugeohlewghu :luphlqdow(qwdoslhghuehihxfwhwhq/xiwsudnwlvfnrqvwdqw 'LH=XVWDQGVlQGHUXQJLP['LDJUDPPYHUOlXIWVRPLWOlQJVGHUGXUF den Ausgangspunkt P der Luft gegebenen h-linie und strebt auf die Feuchtkugeltemperatur tf]xglhiuglh3ud[lvehlp6fqlwwsxqnwghu /LQLHPLWGHU6lWWLJXQJVOLQLHOLHJW'LH6lWWLJXQJVOLQLHZLUGDOOHUGLQJV QLFWHUUHLFWGDGHU:LUNXQJVJUDGEOLFHU:lVFHUEHIHXFWHUEHL % liegt. 5

7 Soll ein bestimmter Luftzustand P1 auf Zustand P2 befeuchtet werden, so muss zuerst der Befeuchtungswirkungsgrad ermittelt werden. [ [ [ [ (z. B. 0.85) %HLGHU'DPSIEHIHXFWXQJZLUGGLH5LFWXQJGHU=XVWDQGVlQGHUXQJ DOOHLQYRP:lUPHLQDOWDGHV]XJHIUWHQ'DPSIHVEHVWLPPW'HVDOE EHVLW]WGDV'LDJUDPPGHQ5DQGPDVWDE [, an welchem die Richtung GHU=XVWDQGVlQGHUXQJGLUHNWDEJHJULIIHQZHUGHQNDQQ $XIGHP5DQGPDVWDENDQQGHU:lUPHLQDOWDGHV]XJHIUWHQ Dampfes eingetragen werden. Durch Parallelverschiebung der Geraden ]ZLVFHQGHP'LDJUDPP1XOOSXQNWXQGGHP:lUPHLQDOWV:HUWDXI GHP5DQGPDVWDEHUlOWPDQGLH5LFWXQJGHU=XVWDQGVlQGHUXQJEHL Dampfbefeuchtung. $XVGHQ'DWHQEOlWWHUQHLQHV:lVFHUEHIHXFWHU+HUVWHOOHUVNDQQQXQ entnommen werden, dass HLQ%HIHXFWHUPLW]ZHL'VHQVW FNHQHLQHU PLWXQGHLQHUJHJHQGHQ/XIWVWURPVSUHQGGHQJHIRUGHUWHQ Wirkungsgrad von 0,85 ergibt. :HLWHULVWHUVLFWOLFGDVVGLHVHU:lVFHUHLQH:DVVHU/XIW=DO:/ Zahl) von 0,6...0,8 hat, d. h. um den geforderten Befeuchtungswirkungsgrad von 0,85 zu erreichen, muss die Pumpe PDOVRYLHO:DVVHULQNJYHUVSUHQZLH/XIWLQNJGXUFGHQ :lvfhuvwu PW 4.3.Befeuchtung mit Wasserdampf Bei diesem Befeuchtungsverfahren wird Wasserdampf (Sattdampf) in den Luftkanal eingeblasen. 'LH=XIUXQJGHV'DPSIHVEHZLUNWGDVVGLH)HXFWHXQGGHU :luphlqdowghu/xiwdqvwhljhq [ ist das Gewicht und der :luphlqdowghv]xjhiuwhq:dvvhugdpsihv 'HU:lUPHLQDOWYRQ6DWWGDPSILVWLQ)ROJHGHULQLPHQWDOWHQHQ 9HUGDPSIXQJVZlUPHRFXQGEHWUlJWD N-NJIU'DPSIYRQ & 'LH=XQDPHGHU(QWDOSLHGHU/XIWEHL'DPSIEHIHXFWXQJEHWUlJW ' [. 6

8 5. h-x-diagramm 7

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