Het Mollier Hlx Diagram 14632f

Het Mollier-hlx-diagram

advies

3.0

KTC 3

INLEIDING

Lucht, zoals deze in klimaatbehandelings- en koel- of vriesinstallaties wordt toegepast, bestaat uit droge lucht en een hoeveelheidwaterdamp, die als het ware in de lucht is "opgelost". De hoeveelheidwaterdamp, die 1 kg droge lucht kan bevatten, is afhankelijk van de temperatuur en de omgevingsdruk. De totale druk (atmosferische druk) boven een mengsel van droge lucht en waterdamp is volgens de wet van Dalton gelijk aan de som van de afzonderlijke drukken (partiële drukken), dus van de partiële droge lucht en van de partiële waterdampdruk. In formulevorm:

wet van Dalton

Wanneer bij een bepaalde temperatuur de lucht niet meer waterdamp kan bevatten dan al reeds in de lucht aanwezig is, noemt men de lucht verzadigd. Wordt er nu nog meer water toegevoegd, dan zal de damp condenseren tot water. In dit hoofdstuk zullen de belangrijkste begrippen die op vochtige lucht betrekking hebben, worden besproken, alsmede de oorzaken en gevolgen van toestandsveranderingen van de lucht, zoals deze in klimaatbehandelingsinstallaties plaatsvinden. Het is noodzakelijk deze begrippen en eigenschappen goed te kennen en de methoden om toestandsveranderingente bepalen, alsmede de gevolgen te berekenen, goed te beheersen, omdat dit de basis van vrijwel alle berekeningen in de koel- en klimaattechniek vormt.

3.1

BEGRIPPEN IN VERBAND MET VOCHTIGE LUCHT

De belangrijkste begrippen in verband met lucht worden als volgt gedefinieerd:

3.1 .l

normale thermometer

DROGEBOLTEMPERATUUR (O)

De drogeboltemperatuur is de temperatuur van vochtige lucht, die is gemeten met een "normale" thermometer.

De natteboltemperatuur is de temperatuur van vochtige lucht, die is gemeten met een thermometer, waarvan het reservoir is omwikkeld met een nat kousje en waarlangs de lucht wordt geblazen met een snelheid van circa 3 m/s.

Het Mollier-hlx-diagram

advies

KTC 3

Door de warmteonttrekking, die wordt veroorzaakt door het verdampende water, daalt de temperatuur tot een waarde, die overeenkomt met de natteboltemperatuur bij een bepaalde luchtconditie. De natteboltemperatuur is gedefinieerd als de temperatuur, die wordt bereikt, wanneer zonder toe- of afvoer van warmte (isenthalpisch) net zolang water wordt verdampt, totdat de lucht met waterdamp is verzadigd.

Dit is de temperatuur, waarbij het vocht uit de lucht gaat condenseren bij het afkoelen zonder ontvochtiging van deze lucht.

3.1.4

SPECIFIEK VOLUME (v,[m3/kg] )

Afhankelijk van de temperatuur heeft 1 kg droge lucht een bepaald volume, bijvoorbeeld bij 23 OC 0,833 m3.

3.1.5

SOORTELIJKE MASSA (Q) OF DICHTHEID ([kglm3])

De soortelijke massa is het omgekeerde van het soortelijk volume. Bij 23 OC is de soortelijke massa van droge lucht 1,2 kglm3.

Dit is de hoeveelheidwarmte in kJ, die nodig is om 1 kg van een stof 1 K in temperatuur te doen stijgen. Voor lucht en waterdamp geldt:

,"c,

3.1.7

absolute vochtigheid

= 1,005 kJ/(kg K) en waterdamp

= 1,87 kJ/(kg. K).

ABSOLUTE VOCHTIGHEID (x) [kglkg droge lucht])

Onder de absolute vochtigheid verstaat men de hoeveelheid vocht in de lucht. Men drukt deze absolute vochtigheid uit in kilogram waterdamp per kilogram droge lucht. Is er per kilogram droge lucht x kilogram waterdamp bijgevoegd, dan is de absolute vochtigheid of kortweg vochtigheid = x. De absolute vochtigheid heeft alleen als rekengrootheid betekenis.

Het Mollier-hlx-diagram

advies

3.1.8

KTC 3

RELATIEVE VOCHTIGHEID (RV OF $)

Warme lucht kan meer waterdamp bevatten dan koude lucht. Bij afkoeling wordt op een gegeven moment het punt bereikt, waarop bij die temperatuur zich de maximale hoeveelheid waterdamp in de lucht bevindt (x,). Beneden deze temperatuur zal een gedeelte van de waterdamp condenseren. Men drukt dit uit in de verzadigingsgraad (q).Bij de verzadigingsgraadwordt de hoeveelheidwaterdamp, die de lucht bevat (x),vergeleken met de maximale hoeveelheidwaterdamp (x,), die de lucht bij die temperatuur kan bevatten. Wanneer het lucht/waterdampmengsel wordt verwarmd, wordt de verzadigingsgraad lager, omdat bij hogere temperatuur de maximale hoeveelheidwaterdamp, die zich in de lucht kan bevinden, hoger ligt.

verzadigingsgraad

De verzadigingsgraad is dus de verhoudingvan de massavan de in de lucht aanwezige waterdamp tot de massa, die hierin bij de heersende temperatuur maximaal kan voorkomen:

Als werkgrootheid komt deze nauwelijks voor. Het is nauwkeuriger de relatieve vochtigheid te definiëren als de verhouding van de partiële waterdampspanning (pd)ten opzichte van de verzadigde dampspanning (p,), dus de waterdampdruk, die bij een bepaalde temperatuur van de vochtige lucht heerst, en de verzadigde waterdampdruk (p,), die bij die temperatuur heerst:

3.1.9

VERZADIGDE-DAMPDRUKTABEL (ps)[Pa])

De maximumwaterdampspanning(p,) of verzadigde dampdruk bij verschillende temperaturen kan in tabel 1 worden afgelezen. Deze tabel bevat de waarden voor de verzadigde dampdruk in het bereik van O tot 48,9 OC. Bovenaan ziet u . l , .2 tot en met .9 staan, die als decimaal achtervoegsel voor de waarden O tot en met 48 van de verticale as dienen. 33,3 leest u af op 33 verticaal en .3 horizontaal; dit levert 5121,6 Pa op.

Het Mollier-hlx-diagram

advies

3.2

ENTHALPIE (h) (WARMTE-INHOUD) [kJ/kg]

3.2.1

INLEIDING

Een belangrijk begrip in de luchtbehandelingvan vochtige lucht, dat daarom afzonderlijk wordt behandeld, is het begrip enthalpie of warmte-inhoud. De enthalpie van vochtige lucht heeft betrekking op die hoeveelheidwarmte of energie, die 1 kg lucht van een bepaalde conditie kan bevatten. De enthalpie (h) wordt uitgedrukt in kJ/kg droge lucht. De warmte-inhoud of enthalpie bestaat uit de som van de enthalpie van de waterdamp die in de lucht voorkomt, en de enthalpie van de droge lucht. Als nulpunt voor de bepaling van de enthalpie van lucht, wordt de toestand van droge lucht bij een temperatuur van O OC genomen en als nulpunt voor de enthalpiebepaling van de waterdamp in de lucht neemt men water (dus de vloeistoffase) bij een temperatuur van O O C . De enthalpie van een stof is op zich dus geen absolute waarde, omdat men uitgaat van een gekozen nulpunt in plaats van dit nulpunt te leggen bij de toestand van een stof bij O K. Voor berekeningen is altijd het enthalpieverschil tussen twee toestanden van een stof van belang en dit kan in ons geval eenvoudig worden bepaald door de enthalpieën van de lucht bij twee verschillende condities van elkaar af te trekken. Hierbij zijn deze enthalpieën steeds waarden ten opzichte van het aangenomen nulpunt. De enthalpie van de vochtige lucht kan in drieën worden verdeeld, namelijk:

warmte-in houd

nulpunt

enthalpieverschil

3.2.2

enthalpieverschil

KTC 3

ENTHALPIE DROGE LUCHT (h,) [kJ/kg]

Het verschil tussen de enthalpie van droge lucht bij een temperatuur van 8 O C en bij een temperatuur van O OC is de "voelbare warmte", hl (eigenlijk het enthalpieverschil Ah). De soortelijke warmte van de lucht kan worden gesteld op 1,005 kJ/(kg K), dus iets meer dan 1. De enthalpie van droge lucht is dan ook 1,005 - 8 kJIkg droge lucht.

O

Figuur 1

X -

Voelbare warmte in de lucht;

1,005.8

3.2.4

ENTHALPIE VERDAMPINGSWARMTE (hi) [kJ/kg] De verdampingswarmte van de waterdamp - "latente warmte" h2.Om 1 kg water met een temperatuur van O O C te doen overgaan in waterdamp met een temperatuur van O O C , wordt circa 2500 kJ vereist. Als het mengsel x kg damp per kg droge lucht bevat, vertegenwoordigt dit dus een hoeveelheid verdampingswarmte h2= 2500.x kJ/kg droge lucht.

Figuur 2

3.2.5

Latente warmte in de waterdamp; 2500 - x

ENTHALPIE OVERVERHITTINGSWARMTE (h,) [kJ/kg]

Dit is het verschil tussen de enthalpie van de waterdamp bij een temperatuur van 8 O C en bij een temperatuur van O O C - "voelbare warmte" in de waterdamp, h3. De soortelijke warmte van de waterdamp kan worden gesteld op circa 1,87 kJ/(kg - K). Als het lucht/waterdampmengselx kg damp bevat, is de enthalpie van de damp dus h3= 1,87 .x. 8 kJ/kg droge lucht. De drie posten kunnen worden voorgesteld in drie hulpdiagrammen volgens de figuren 1, 2 en 3.

Figuur 3

-

Voelbare warmte in de waterdamp; 1,87 . x B

De totale enthalpie is: htot= 1,005.8 + 2500.x

+ 1,87.x.e

kJ/kg droge lucht.

KTC 3

Het Mollier-hlx-diagram

advies

3.2.6

TOTALE ENTHALPIE VOCHTIGE LUCHT (ht) [kJ/kg]

Wanneer wij de figuren 1,2 en 3 in één diagram samenvoegen, ontstaat figuur 4.

t

Figuur 4

Samenvoeging figuur 1,2 en 3

Voorbeeld: Als 1 kg droge lucht met een temperatuur van 25 OC 0,01 kg (10 g) water bevat, kunnen wij met behulp van de hiernavolgende formule de totale enthalpie van deze lucht uitrekenen.

totale enthalpie

Voorbeeld:

htot = 1,O X 25 + 2500 X 0,01 + 1,87 X 0,01 X 25 = 25 + 25 + 0,468 = 50,468 kJ/kg droge lucht.

3.3

HET MOLLIER-h/x-DIAGRAM VOOR VOCHTIGE LUCHT

3.3.1

HET h/x-DIAGRAM VOOR C = 1,005 kJ/(kg

K)

Zie figuur 5.

3.3.2

HET MOLLIER h/x-DIAGRAM VOOR LAGE TEMPERATUREN

Zie figuur 6.

advies

Het Mollier-hlx-diagram

KTC 3

Figuur 6

Het Mollier-hlx-diagram

advies

KTC 3

DE GROOTHEDEN IN HET hIx-DIAGRAM

3.4.1

ALGEMEEN OVERZICHT

Het ontwerp van het hlx-diagram is nu gedefinieerd. Voor praktische toeingen van dit diagram zijn een aantal belangrijke grootheden die in de klimaattechniek een belangrijke rol spelen, bepaald. Deze zijn: - de coördinaatgrootheid x; het watergehalte, uitgedrukt in kglkg droge lucht; - de ordinaatgrootheid h; de enthalpie van het mengsel, uitgedrukt in kJ/kg droge lucht; - de temperatuur e van een luchtmengsel in OC; - de partiële drukken p d (dampdruk) en p1 (drogeluchtdruk), uitgedrukt in Pa; - de relatieve vochtigheid $ in %; - het dauwpunt ed in OC; - de natteboltemperatuur en in O C ; - het quotiënt dhldx in kJ/kg; - de voelbare-warmtefactor vwf in %; - de soortelijke massa Q in kg/m3.

3.4.2

dauwpunten

HET DAUWPUNT

Het dauwpunt van een luchttoestand staat in nauwe relatie tot de maximale relatieve vochtigheid. Daalt namelijk de temperatuur door het afkoelen van de lucht beneden de verzadigingstemperatuur, dan zal er waterdamp condenseren. De punten, die worden gevormd door de snijlijnen van de isothermen met de verzadigingslijn, noemt men daarom dauwpunten. Men vindt het dauwpunt van een bepaalde luchttoestand A in het diagram door vanuit dit punt een lijn van constante absolute vochtigheid verticaal omlaag te trekken, totdat deze lijn de verzadigingslijn snijdt (zie figuur 7).

dauwpuntstemperatuur 8dA

xFiguur 7

Het Mollier-hlx-diagram

advies

3.4.3

KTC 3

DE NATTEBOLTEMPERATUUR (8,)

[OC]

De natteboltemperatuur van een luchtmengsel wordt gemeten door een thermometer, waarvan het kwikreservoir is omwikkeld met een gaasje of kousje, dat met water wordt bevochtigd. Deze nattebolthermometer houdt men in een luchtstroom, die onverzadigd is. Er zal nu water uit het kousje verdampen. Voor deze verdamping is warmte nodig, die aan het kousje en daarmee aan de thermometer wordt onttrokken. Deze koelt daardoor af. Omdat de temperatuur van het kousje lager is geworden dan die van de lucht, gaat er warmte stromen van de lucht naar het kousje. Na verloop van tijd wordt door het kousje een zodanige temperatuur aangenomen, dat de warmtestroom van de lucht naar het kousje precies even groot is als de warmte, die per tijdseenheid nodig is voor de verdamping. Deze evenwichtstemperatuurvan het natte kousje wordt de "natteboltemperatuur" (en) van de langsstromende lucht genoemd (zie figuur 8). lijn van constante 8, (niet // met h-lijn)

x-

lijn van constante 8, (nagenoeg l/ met h-lijn)

Figuur 8

Natteboltemperatuur

De lijnen van constante natteboltemperatuur lopen in het mollierdiagram nagenoeg evenwijdig aan de lijnen van constante enthalpie. Bij hogere natteboltemperaturen begint een kleine afwijking zichtbaar te worden. Lijnen en = C en lijnen van constante drogeboltemperatuursnijden elkaar op de verzadigingslijn. Vanuit dit snijpunt B geeft de daarbij behorende drogeboltemperatuurtevens de natteboltemperatuurwaarde aan. Uitgaande van een luchttoestand A kan direct de daarbij behorendeed worden afgelezen. Via het snijpunt B wordt e, gevonden en daardoor is tevens de RV bepaald (snijpunt e = C met en = C).

Deze verhouding is van belang bij processen, waarbij zowel warmte als water(damp) aan de lucht wordt toe- of afgevoerd. Een dergelijk proces kan in het diagram worden aangegeven door een lijn, waarvan de helling door de verhouAh ding -tussen de toe(af)gevoerde warmtehoeveelheid en de gelijktijdig toe(af)Ax gevoerde waterhoeveelheid wordt bepaald.

advies

randschaal

Het Mollier-hlx-diagram

KTC 3

Om het tekenen van dergelijke proceslijnen te vergemakkelijken, wordt vanuit het nulpunt van het hlx-diagram een denkbeeldige stralenbundel getekend, waarvan, om de leesbaarheid niet te bemoeilijken, alleen een klein gedeelte van het verlengde van de stralen langs de rand van het diagram wordt aangegeven (randschaal). Soms ook ziet men deze stralenbundel in een afzonderlijk halfcirkelvormig hulpdiagram ingetekend (zie de figuren 9 en 10). Ah Een toestandsverandering met een gegeven --verhouding en met een gege-

4x

ven begintoestand A (figuur 9) kan gemakkelijk worden ingetekend door het Ah evenwijdig verschuiven van de straal met de gegeven --waarde naar het punt hx A, totdat het punt B door meting van de afstand (enthalpieverschil) kan worden bepaald.

het nulpunt

Figuur 9

Randschaal met d e m -verhouding in het hlx-diagram /b

Ah De --schaal heeft vooral nut, wanneer met stoombevochtiging wordt gewerkt. Ax Door de stoominblazing stijgt de enthalpie van de lucht met 2500 + 1,87 x 8 kJ/kg lucht voor elke per kg lucht ingeblazen kg stoom, zodat Ah = 2500 + 1.87 x O.

s

Figuur 10 Halfcirkelvormig hulpdiagramvoor de

Ah z -verhouding (en voelbare-warmtefactor)

Met behulp van een stoomtabel (tabel 3) kan de enthalpie van ingeblazen stoom worden bepaald, bijvoorbeeld van oververhitte stoom met een druk van 1 5 bar Ah (zie en een temperatuur van 150 OC bedraagt de enthalpie: 2773,6 kJ1kg = Ax tabel 3).

3.4.5

DE VOELBARE-WARMTEFACTOR ( v w ~ )

Wanneer lucht wordt afgekoeld met gelijktijdigevochtonttrekking (van A naar B), is het enthalpieverschil tussen warme en afgekoelde lucht samengesteld uit een deel voelbare en een deel latente warmte (zie figuur 11).

Figuur 11 De vwf-schaal

De verbindingslijn A-B kan worden ontleed in de horizontale lijn A-C evenwijdig aan de isotherm en de verticale lijn C-B evenwijdig aan de lijn x = constant. De lijn A-C komt overeen met de vochtonttrekking xA-xB.Het enthalpieverschil tussen A en C wordt veroorzaakt door de condensatie van de waterdamp en geeft dan geen aanleiding tot temperatuurverlaging. De warmte is dus latent (verborgen); het enthalpieverschil is Ahl. De lijn C-B stelt de temperatuurverlaging voor bij gelijkblijvend vochtgehalte. Het optredende temperatuurverschil is te meten ("voelbaar"). Het hiermee corresponderende enthalpieverschil is Ah, Het totale enthalpieverschil is dus:

Hoe minder de ontvochtiging is ten opzichte van de temperatuurverlaging, des te hoger wordt devoelbare warmte ten opzichte van de totale warmte. Deverhouding daartussen:

noemt men de voelbare-warmtefactor (vwf). (Soms wordt nog wel gebruikt SHR = Sensible-Heat Ratio.) Het is duidelijk, dat deze factor bij geen vochtonttrekking 1 is (Ah, = Ahtot) en bij (theoretisch) alleen vochtonttrekking O (Ahv = 0). Uit het voorgaande blijkt, dat de cos van de hoek van de verhoudingslijn met de verticaal overeenkomt met -.M V Ahtot

Het Mollier-h/x-diagram

advies

KTC 3

Deze hoek is dus een maat voor de vwf. Deze vwf wordt in een halfcirkelvormig hulpdiagram uitgezet. Wanneer nu een toestandsverandering van de lucht optreedt, kan door het evenwijdig verschuiven van de verbindingslijn (A-B) naar het hulpdiagram aldaar de vwf worden afgelezen. Ahtot x vwf geeft dan direct de Ahv aan en Ahtot - Ah, = Ah l*

3.4.6

DE LIJNEN VAN CONSTANTE SOORTELIJKE MASSA (e) [kglm3]

In de meestehlx-diagrammen zijn lijnen ingetekend,die de constante soortelijke massa of dichtheid (Q) van de vochtige lucht aangeven. De soortelijke massavan een stof is de massa per volume-eenheid bij een bepaaldetemperatuur en druk, uitgedrukt in kg/m3. Het valt op, dat hoe meer waterdamp de lucht bij gelijke temperatuur bevat, des te kleiner de soortelijke massa van de vochtige lucht wordt. Dit is eenvoudig te verklaren uit het feit, dat 1 m3 droge lucht een massa heeft van 1.29 kg en 1 m3 waterdamp een massa van slechts 0,8 kg bij O OC, zodat mengsels van lucht en waterdamp een steeds lagere soortelijke massa hebben naarmate het waterdampgehalte toeneemt.

KTQ

Figuur 12 Lijnen van constante soortelijke massa

Deze lijnen lopen onder een flauwe hoek naar beneden. De schaal is meestal oplopend van boven naar beneden met 0,05 kg/m3 (bijvoorbeeld 1, l 5 - 1,20 1,25). Voor tussenliggende waarden moet worden geïnterpoleerd.

Het Mollier-hlx-diagram

advies

3.5

KTC 3

HET GEBRUIK VAN LIJNEN EN WAARDEN IN HET MOLLIERhlx- DIAGRAM

Om in de praktijk goed met het hlx-diagram te kunnen werken, is het nodig volledig vertrouwd te zijn met alle waarden, lijnen en eigenschappen.

psychrometrische kaart

3.5.1

Dit diagram wordt in het gehele vasteland van Europa als standaarddiagram gebruikt. De enige landen die gebruikmaken van een alternatief diagram, zijn de USA en landen die een directe industriële link hebben met dat werelddeel. Een kanttekening hierbij is, dat de USA sinds 1993 het SI-systeem hebben geaccepteerd, waaruit waarschijnlijk zou kunnen volgen dat men ook het h/x-diagram zal gaan gebruiken. Het diagram dat in die landen in gebruik is, is de psychrometrische kaart. Wij zullen in dit dictaat verder geen aandacht besteden aan deze kaart.

DE GRENSLIJNEN VAN HET hlx-DIAGRAM

3

Figuur 13 Grenslijn van het hlx-diagram

grenslijnen

Op de grenslijnen kunnen worden afgelezen, respectievelijk deze lijnen geven aan de schaalwaarden voor: 1. a. de natteboltemperatuur; b. de dauwpunts- of verzadigingstemperatuur; c. de verzadigingstoestand van de lucht (verzadigingslijn of verzadigingskromme). 2. a. de drogeboltemperatuur;

b. de enthalpie of warmte-inhoud in kJ/kg droge lucht.

3. het waterdampgehalte of de vochtinhoud in kg/kg droge lucht. 4. is het oververzadigingsgebied of nevelgebied.

Het Mollier-hlx-diagram

advies

3.5.2

KTC 3

LIJNEN VAN CONSTANTE DROGEBOLTEMPERATUUR (0) (isothermen)

Figuur 14 Lijnen constante drogeboltemperatuur (8)

Uitgaandevan grenslijn 2 lopen de lijnen van constante drogeboltemperatuurnagenoeg evenwijdig en nagenoeg horizontaal van links naar rechts over het diagram. De waarden zijn aangegeven in O C . Op elk punt van een lijn is dezelfde drogeboltemperatuur aanwezig, die op schaal 2 kan worden afgelezen.

3.5.3

LIJNEN VAN CONSTANT VOCHTGEHALTE (x)

Figuur 15 Lijnen van constant vochtgehalte (x)

Uitgaandevan grenslijn 3 lopen de lijnen van constant vochtgehalte verticaal en evenwijdig. De waarden zijn aangegeven in kg/kg droge lucht. Op elk punt van een lijn heeft de lucht dezelfde vochtinhoud in kglkg droge lucht, waarvan de waarde op schaal 3 kan worden afgelezen.

Het Mollier-hlx-diagram

advies

3.5.4

KTC 3

LIJNEN VAN CONSTANTE ENTHALPIE (h) (isenthalpen)

Figuur 16 Lijnen van constante enthalpie (h)

Deze lijnen gaan uit van grenslijn 2 en lopen onder een schuine hoek evenwijdig aan elkaar naar beneden. Op elk punt van een lijn heeft de lucht dezelfde warmte-inhoud, waarbij de drogeboltemperatuur van O O C op de 2-schaal als O-waarde is aangehouden. Dit heeft tot gevolg, dat de enthalpie zowel in positieve als in negatieve waarden kan worden afgelezen. De waarden zijn op de linkerschaal vermeld, terwijl in veel gevallen een hulpschaal aan de rechterzijde van het diagram is gemaakt. De waarden zijn aangegeven in kJ/kg droge lucht.

3.5.5

LIJNEN VAN CONSTANTE RELATIEVE VOCHTIGHEID

(c$)

Figuur 17 Lijnen van constante relatieve vochtigheid ($)

Deze lijnen zijn krommen, die binnen het diagramveld verlopen. Elke lijn geeft voor de daarop voorkomende luchttoestand de waarde van de relatieve vochtigheid in % aan.

Het Mollier-hlx-diagram

advies

3.5.6

KTC 3

LIJNEN VAN CONSTANTE SOORTELIJKE MASSA (Q)

Figuur 18 Lijnen van constante soortelijke massa (Q)

Voor omrekening van de luchthoeveelheid in m3/s naar kg/s moet de specifieke of soortelijke massa van de lucht bekend zijn. In het diagram zijn deze waarden vastgelegd in enigszins schuin naar beneden verlopende lijnen, waarop deze waarden in kg/m3 zijn aangegeven. Voor de tussenliggende gebieden, waar geen lijnen lopen, moet worden geïnterpoleerd. Bij globale berekeningen van klimaatregelingen wordt vaak uitgegaan van een waarde van e = 1,20 kg/m3.

3.5.7

LIJNEN VAN CONSTANTE NATTEBOLTEMPERATUUR (nbt)

Figuur 19 Lijnen van constante natteboltemperatuur (nbt)

De lijnen gaan uit van grenskromme 1. Zij lopen vrijwel evenwijdig aan de lijnen van constante enthalpie. De schaalwaarde is meestal afzonderlijk aangegeven, doch kan ook worden afgelezen op grenslijn 2 (drogeboltemperatuurlijn).

Het Mollier-hlx-diagram

advies

3.5.8

KTC 3

DAUWPUNTSTEMPERATUUR (dp)

Figuur 20 Dauwpuntstemperatuur (dp)

Het dauwpunt is gedefinieerd als de temperatuur, waarbij de lucht van de oorspronkelijke toestand P met een dbt 1 naafkoeling begint te condenseren.Afkoeling geschiedt dus zonder vochtonttrekking via een verticale lijn tot grenskromme 1. Aflezing db op nbt-schaal of op schaal 2 (temperatuur 2).

3.5.9

PARTIELE DAMPDRUKLIJN @d)

Figuur 21 Partiële dampdruk

De partiële dampdruklijn is direct gerelateerd aan de lijnen van constant vochtgehalte (zie figuur 15). Selecteer de gewenste luchtconditie in het h/x-diagram, projecteer vanuit dit punt een verticale lijn tot aan de randschaal voor partiële dampdrukken en lees hier de dampdruk (pd)bij die luchtconditie.

Het Mollier-hlx-diagram

advies

3.6

TOESTANDSVERANDERINGEN IN HET MOLLIER-hlxDIAGRAM

3.6.1

VERWARMEN EN KOELEN ZONDER ONTVOCHTIGING

KTC 3

Figuur 22 Verwarmen en koelen zonder ontvochtiging

De x-waarde blijft gelijk. Verwarmen: P 4 A. Koelen : P B.

Let op: Dit proces wordt ook wel voelbaar koelen of voelbaar verwarmen genoemd.

3.6.2

KOELEN EN ONTVOCHTIGEN

Figuur 23 Koelen en ontvochtigen

Het Mollier-hlx-diagram

advies

KTC 3

x neemt af. dbt neemt af. neemt toe. Zowel de voelbare als latente warmte nemen af. Bij het koelen wordt nog een begrip gebruikt: - de byfactor (BF); Deze geeft aan hoeveel lucht "onbehandeld" de koeler eert. Theoretisch zou men kunnen koelen tot aan het kdp, dus A-kdp. In werkelijkheid wordt slechts gekoeld van A naar B. Deel B-kdp is dus niet behandeld en stroomt als het ware via een kortsluiting (by) om de koeler. B-kdp De byfactor is A-kdp ' kdp betekent het koelerdauwpunt; dit is gelijk aan de koeleroppervlaktetemperatuur.

3.6.3

MENGEN VAN TWEE LUCHTSTROMEN MET VERSCHILLENDE MASSASTROOM- EN LUCHTCONDITIE

I

retourluchtconditie -B

I

-

men luchtcondltie M=100%

buitenluchtconditie A

Figuur 24 Mengen twee verschillende stromen

Voorbeeld: q,,, = 0,3 kS/C q,,, = 0,1 kg/s. q,,

= 094 kgb.

A B = 4 c m , d u s B M = 3 c m e n A M = 1 cm. DE HEFBOOMREGEL

Het mengen van twee massa's of massastromen lucht van ongelijke temperatuur en vochtigheid is te vergelijken met het vinden van het draaipunt van een balans, waaraan twee verschillende massa 's "hangen". Als voorbeeld nemen wij twee massa's (kg) of massastromen (kg/s of kglh) ml en m2, waarbij ml = 2 x m2. Let erop, dat volumestromen andere en foutieve waarden geven en dat deze eenheden niet van toeing zijn bij het mengen van lucht.

Het Mollier-hlx-diagram

advies

3.7

KTC 3

VRAGEN

1. De luchtconditie in een ruimte is 24 % @. Bepaal de partiële dampdruk en natteboltemperatuur. (Gebruik het h/x-diagram en tabel 1.) 2. De vochtinhoud van de ruimtelucht is 0,006 kglkgdl. De maximumhoeveelheid waterdamp die de lucht kan bevatten, is 0,008 kg/kgdl. Bereken de relatieve vochtig heid. 3. De ruimteconditie is 24 % @ en de inblaasluchtconditie is 16 OC/ 75 % @. Bepaal het enthalpieverschil. (Gebruik het h/x-diagram.)

4. In een ruimte is de relatieve vochtigheid 70 % en het dauwpunt van de ruimte is 12 OC. Bepaal aan de hand van het h/x-diagram de ruimtetemperatuur.

+

5. In een ruimte wordt 5 m3/h lucht met een conditie van 15 OC/80 % via wandroosters ingeblazen. De lucht wordt verwarmd tot 23 OC. De soortelijke massa (Q)van de lucht is 1,2 m/kg3. Bereken het vermogen van de luchtverwarmer. 6. Lucht met een conditie van 24 OC/57 % @ wordt door een koeler met een oppervlaktetemperatuur van 11 OC, afgekoeld tot 15 OC. De luchthoeveelheid over de koeler is 20 000 m3/h. De soortelijke massa (Q)van de lucht is 1.2 m/kg3. Bereken met gebruikvan het h/x-diagram de totale koelcapaciteit van de koeler. 7. 0,1 m3/s buitenlucht met een conditie van 25 OC/60 % @ wordt gekoeld door een luchtkoeler tot een eindconditievan 19 OC. Het koelerdauwpunt of de koeIeroppervlaktetemperatuur is 5 OC. De ruimteconditie is 22 OC/66 % @. Bepaal en bereken aan de hand van het h/x-diagram het volgende: a. Wat is de enthalpie van de lucht voor en na de koeler? b. Bereken de latente en de voelbare warmteafvoer in de koeler. c. Wat is de voelbarewarmtefactor (vwf) van de ruimte?

8. In een luchtbehandelingskast wordt 3 m3/s lucht met een conditie van 28 OC/ 45 % @ gemengd met 4 m3/s retourlucht. De ruimteluchtconditie is 20 OC/50 % @. De gemengde lucht wordt gekoeld door een luchtkoeler (waarvan het koelerdauwpunt 9 OC is) tot een temperatuur van 15 OC. Maak gebruik van het h/x-diagram en bepaal en bereken het volgende: a. Wat zijn de in- en uittreeluchtcondities van de koeler? De totale koelcapaciteit is ... kW. b. Hoeveel water wordt er per uur aan de lucht onttrokken?

9. Een ruimte met een inhoud van 1200 m3 moet een gewenste luchtconditie van 22 OC en@= 50 % bereiken. Er wordt ververst (geventileerd) met buitenlucht. Het circulatievoud = 2 en de buitenluchtconditie 12 OC/70 % @. Verdere gegevens: - Xruimtelucht = 0,0085 kglkgdl en Xbuitenlucht = 0,0062 kglkgdl. - Ventilatievoud = 4.

Gebruik het h/x-diagram. a. Teken de situatie in het h/x-diagram. b. Bereken de hoeveelheid retour- en buitenlucht. c. Bereken of bepaal de warmte-inhoud van de ruimte- en inblaasluchtconditie. d. Bereken de totale ruimtebelasting. 10. a. Wat wordt verstaan onder de absolute vochtigheid? b. Wat wordt verstaan onder de relatieve vochtigheid? 11. a. Wat is de natteboltemperatuur? b. Wat is de dauwpuntstemperatuur? 12. a. Wat is voelbare warmte? b. Wat is latente warmte? 13. 2 m3lucht met een temperatuur van 20 OC/65 % @ en 3 m3 lucht met een temperatuur van 12 OCI85 % @ worden met elkaar gemengd. Wat is de mengtemperatuur? 14. In een ruimte is de temperatuur 20 OC. Het dauwpunt van de lucht is 18,2 OC. Wat is de relatieve vochtigheid?

advies

Het Mollier-hlx-diagram

KTC 3

15. , buitenluchtkoeler

I

buitenluchL

I

3 rn3/s

10,5 rn3/s

fp=60%

-

O = 28 OC -

ruirnteluchtkoeler (alleen voor deel 111)

\

-

y

/l

, I L--2ll \/

-t

11

7,srn3/s

3 rn3/s

-

belasting

Odb = 24 C ' Od = 13,1 OC

m

= luchtstrorningsrichting.

I. In een luchtbehandelingskast wordt buitenlucht met de conditie $I = 60 % en 8 = 28 O C gekoeld tot 15 OC door een koelbatterij met een oppervlaktetemperatuur van 8 O C . De ventilator zuigt 3 m3/s gekoelde

buitenlucht aan. Luchtmenging exclusief afgegeven warmte van de ventilatoren. a. Wat is de conditie van de lucht voor de koeler h in kJ/kg, x in kg/kgdl en pd in Pa? b. Teken de toestandsverandering in het mollierdiagram. c. Wat is de conditie van de lucht na de koeler (in @ in %, h in kJ/kg en Q in kg/m3)? d. Wat is het totale, voelbare en latente koelvermogen van de koelbatterij? e. Hoe groot is de voelbare-warmtefactor? 11.

De lucht wordt gemengd met ruimtelucht, die een conditie heeft van 24 O C droge bol; 8 d is 13,l OC. De recirculerende hoeveelheid ruimte-

lucht is 7,5m3/s. a. Wat is de conditie van de ruimtelucht in @ in %, h in kJ/kg, OC droge bol en e in kg/m3? b. Wat is de conditie van de lucht na menging? c. Hoe groot is de warmtestroom uit de ruimte, die wordt opgenomen door de gemengde lucht? 111. Indien de ruimtelucht eerst door een koelbatterij met een oppervlaktetemperatuur van 8 OC gekoeld zou worden tot 17 OC, wordt gevraagd: a. Wat is de conditie van de ruimtelucht na de koeler @ in %, h in kJ/kg, O C droge bol en Q in kg/m3?

b. Wat is de conditie van de lucht na menging? c. Hoe groot is de warmtestroom uit de ruimte, die wordt opgenomen door de gemengde lucht?