Richard Mollier ( )

Transcriptie

1 Gaswet & Mollier College 2: h-x diagram voor vochtige lucht Richard Mollier ( ) Hoogleraar TU-Dresden Thermodynamica, onderzoek naar eigenschappen van water stoom Diagrammen: H-S diagram Stoomtabellen h-x diagram voor vochtige lucht 1923 Alle diagrammen met H (warmteinhoud) worden Mollier vernoemd 39

2 Enthalpie = Warmteinhoud van stof Voelbare warmte--> verandering van temperatuur Latente warmte --> fase overgang p=constant 40 Soortelijke warmte van lucht & waterdamp Voelbare warmte: Enthalpie (hoofdletter): dh = m! c p! dt [kj] Specifieke enthalpie (kleine letter): dh = c p! dt Soortelijke warmte van lucht, water & waterdamp symbool Soortelijke warmte Lucht cp,l 1,006 kj/(kg K) Water vloeibaar cp,h2o 4,18 kj/(kg K) Waterdamp cpd 1,86 kj/(kg K) Latente warmte: Warmte nodig om van fase te veranderen Verdampingsenthalpie r is afh. van temperatuur Afspraak: verdampingsentahlpe bij 0ºC [kj / kg] r 0 = 2491 [kj / kg] 41

3 Warmteinhoud van lucht dampmengsel (specifieke enthalpie) (1) Referentie: h=0 kj/kg bij T=0ºC en water = vloeibaar 1 kg droge lucht met x gram/kg waterdamp en temperatuur t h= h lucht + h latent + h damp 42 h-x diagram voor vochtige lucht Wet van behoud van energie Enthalpie balans met ref h 0 =0 kj/kg bij 0ºC en droge lucht Wet van behoud van massa Totale massa: 1kg droge lucht +x gram waterdamp 43

4 Warmteinhoud van lucht dampmengsel (specifieke enthalpie) (2) h lucht : h lucht = c p,lucht! t = 1.006! t [kj / kg] h latent : h latent = r o! x = r 0 ix = 2491! x [kj / kg] h damp : h damp = c p,damp! x!t = c p,damp x!t = 1.86! x [kj / kg] h tot = c p.lucht! t + (r o + c p,damp!t)! x [kj / kg] h tot : N.B. Temperatuur t in ºC! 1 kg droge lucht met x*1 kg waterdamp 44 diagram X-as vochgehalte x (massa) Y-as enthalpie van lucht + damp h kj/kg x kg/kg 45

5 46 Oefening Teken in het diagram de punten.t= 10ºC X= 0 gram/kg X= 10 gram /kg t= 20ºC X= 0 gram/kg X= 10 gram /kg 47

6 Isothermen t=20ºc h kj/kg t=0ºc t=10ºc x kg/kg 48 Max vochtgehalte h kj/kg t=20ºc t=10ºc t=0ºc x kg/kg 49

7 Overige informatie in diagram Hoofdassen: Enthalpie h (Isenthalpen) Vochtgehalte x (lijnen van constant vochtgehalte) Isothermen (luchttemperatuur) Verzadigingkromme x s =f(t) Dampspanning p d p d =f(x) Dichtheid (via gaswet)! Natte-bol temperatuur θ n 50 Natte-bol temperatuur Luchstroom langs nat oppervlak (thermometer) Koeling door verdampen van vloeistof Verdampingsnelheid bepaald door dampdruk en vloeistoftemp. Verschil tussen T lucht en T vloeistof Verschiltemp. Maat voor p d (en dus ook R.V.) Verdampingswarmte ontrokken aan lucht Natte bol lijn in diagram bijna parallel aan Isenthalp Oorzaak: verdamping bij andere temperatuur dan 0ºC 51

8 h-x diagram (Mollierdiagram) Isothermen (T l =const.) Isenthalpen Constante vochtigheid x (constante part.druk p d ) Natte-bol temp. constante dichtheid rho 52 dauwpuntstemperat uur Gegeven: t= 20ºC;R.V.=60% Gevraagd: dauwpuntstemperatuur 53

9 Pds aflezen Gegeven: t= 20ºC;R.V.=60% Gevraagd: verzadigde dampspanning p ds 54 Verzadigingskromme Hoeveel vocht kan lucht maximaal bevatten bij een gegeven temperatuur t? Oplossingschema Bereken de verzadigingsdampspanning p ds =f(t) Bereken het max. vochtgehalte x s =f(p d ) Zie het formuleblad! 55

10 Processen in h-x diagram Mengen van luchtstromen Massabalans Energie (enthalpie) balans Hulplijnen dh/dx (VWF) Luchtbehandeling Verwarmen Bevochtigen Koelen 56 Mengen van luchtstromen x m = G 1 x 1 + G 2 x 2 G 1 + G 2 h m = G 1 h 1 + G 2 h 2 G 1 + G 2 x m! x a = h m! h a = G b G a + G b (x a! x b ) G b G a + G b (h a! h b ) 57

11 Voorbeeld mengen 30% buitenlucht ( t=5 C,r.v.=80%) wordt gemengd met 70% retourlucht (t=26 C,r.v.=70%) Enthalpie balans: ha= 14,8kJ/kg; hb=64kj/kg hm = 0.3 * * 64 = 49.2 [kj / kg] 1 Massabalans: xa=3.7g/kg; xb=14.8g/kg xm = 0.3 * *14.8 = 11.5 [g / kg] 1 58 Hulplijnen dh/dx en VWF - Belasting in de ruimte Δ H :warmte productie voelbaar + latent (enthalpie) - Δ X :vochtproductie (massabalans) - Verhouding Δ H / Δ X bepaald de riching in diagram - Bij een ventilatiedebiet geschreven als m! = m! lucht + m! damp = m! lucht (1 + x) Geldt: m! = G(1 + x)zie randschaal v. diagram!h G "!h dh = = dx!x G "!x 59

12 dh/dx- lijnen Ruimtecondities: T=22 C r.v.=50% Voelbare belasting 3kW Vochtproductie: 2 gr/s =>latente belasting: H latent = * 2500 = 5kW dh dx = = 4000kJ / kg 60 Verwarmen en (adiabatisch) bevochtigen Verwarmen ---> vochtigheid (x) blijft constant Verdampen van vocht---> Enthalpie (h) blijft constant *) ( naververwarmen) *) afwijking van isenthalp doordat water bij andere temperatuur verdampt 61

13 Warmte en vochbelasting in een ruimte (Belastingrichting )!H!X Warmteproductie in een ruimte voelbare warmte: mensen, machines, zon, verwarming Latente warmte vocht toevoer aan de lucht 62 Bevochtigen met stoom 63

14 Bevochtigen met water (sproeikamer) 64 Koelen & Ontvochtigen 65

15 (adiabatisch) ontvochtigen door absortie 66 Onvochtigen door koelen 67