Das h-x-Diagramm und die Zustandsänderungen

Luft-Erwärmung

Der einfachste Fall der Zustandsänderung von Luft ist das Erwärmen. Der Luft wird dabei weder Wasser hinzugefügt noch entzogen (x = konstant). Mit dem Anstieg der Temperatur bei gleichbleibender absoluter Feuchtigkeit verringert sich jedoch die relative Feuchtigkeit. Im dargestellten Diagramm Ist zu sehen, dass beim Erwärmen die Linie senkrecht nach oben verläuft. Das Erwärmen der Luft auf eine gewünschte Temperatur erfordert die Wärmemenge Δh.

In unserem Beispiel erhöhen wir die Temperatur von ca. 15°C auf ca. 27°C. Hierfür ist eine Wärmemenge von Δh = (h2 - h1) = (47 - 35) = 12 kJ/kg notwendig

Luft-Abkühlen

Luft wird an Oberflächenkühlern z.B. Luftkühlern oder Verdampfern abgekühlt. Beim Abkühlen von Luft können zwei Fälle eintreten, wobei die Temperatur der Oberfläche entscheidend ist. Die Taupunkttemperatur der Luft ist oberhalb oder unterhalb der Kühlertemperatur.

Luft kühlen ohne Tauwasserabscheidung

Ist die Temperatur der Kühleroberfläche oberhalb der Taupunkttemperautur, wird von der zu kühlenden Luft kein Wassser abgeschieden. Der absolute Anteil an Feuchtigkeit bleibt konstant (x = konstant). Demnach erhöht sich die relative Feuchtigkeit der Luft nach dem Abkühlen.

Im h,x - Diagramm verläuft somit die Linie senkrecht nach unten, parallel zur Linie mit konstanten Wasserdampfanteil x.

Luft kühlen mit Tauwasserabscheidung

Ist die Temperatur der Kühleroberfläche unterhalb der Taupunkttemperatur, wird von der zu kühlenden Luft Wasser abgeschieden

Im h,x - Diagramm wird dieser Prozess vereinfacht dargestellt. Die Linie verläuft vom Punkt Θ1 entlang der gedachten Linier zur Kühleroberflächentemperatur. Je nach Luftströmumg, Aufbau und Fläche des Oberflächenkühlers stellt sich die Temperatur Θ2 ein. Die Linie verläuft dadurch leicht schräg. Dabei entsteht eine Differenz von Δx. Durch weitere Berechnungen ist es möglich für den Abkühlprozess eine absolute Wassermenge mit dem Δx auf einen bestimmten Zeitraum anzugeben. Dieser Wert ist relevant für die Auslegung von Tauwasserleitungen und Tauwasserpumpen oder Hebeanlagen. Die relative Feuchtigkeit steigt im Abkühlprozess, jedoch nicht so stark, wie im vorherigen Beispiel "Luft kühlen ohne anfallendem Tauwasser".