Die Verwendung des h-x-Diagramms

Um den Prozess der Luft- und Warmlufttrocknung besser verstehen zu können, wird gerne das Mollier- oder auch h-x-Diagramm zu Rate gezogen. In ihm lässt sich die Luft hinsichtlich ihrer relativen und absoluten Feuchte sowie der Temperatur charakterisieren und die einzusetzende bzw. freiwerdende Energie bei der Veränderungen der Luftzustände berechnen.
Die nachfolgende Abbildung zeigt ein h-x-Diagramm für feuchte Luft

 

 

Um das h-x-Diagramms benutzen zu können, müssen mindestens zwei Größen bekannt sein, die anderen lassen sich daraus ableiten.
Die waagrechten Linien geben die Lufttemperaturen an (z.B. 30 °C), die senkrechten die absoluten Feuchten (z.B. 10 g/kg). Das bedeutet, dass in einem Kilogramm Luft 10 g Wasser enthalten sind. Eine Erwärmung der Luft bedeutet, im h-x-Diagramm senkrecht nach oben zu gehen. Die absolute Feuchte bleibt gleich, die relative Feuchte nimmt ab. Die hyperbolischen (gekrümmten) Kurven geben die relativen Feuchten (z.B. 37 %) wider. Die Taupunkttemperatur (bei deren Unterschreitung kondensiert die feuchte Luft) erhält man, indem man senkrecht nach unten bis zur Taulinie (unterste Kurve) folgt. Dann die Temperatur auf der Temperaturachse ablesen (z.B. knapp 14 °C; bei einer absoluten Feuchte von 10 g/kg).
Die von links oben nach rechts unten verlaufenden Linien, geben die in der Luft enthaltene Energie (genauer ihre Enthalpie) an (z.B. 56 kJ/kg). Die Gerade nennt man Isenthalpe.
Wie lässt sich mit diesem Diagramm das Trocknungspotenzial eine solaren Warmlufttrocknung beschreiben?
Das Trocknungspotential (in g Wasseraufnahme/kg Luft) kann mit Hilfe des h-x-Diagramms bestimmt werden. Von einem Ausgangszustand ausgehend wird durch die Temperaturerhöhung der Luft in einem Kollektor oder einem anderen Lufterhitzer das Wasseraufnahmepotential wesentlich erhöht. Im Idealfall (adiabatische Zustandsänderung) könnte der Trocknungsverlauf parallel zu einer Isenthalpen (Linie gleichen Wärmeinhalts) verlaufen. Verluste verhindern das jedoch.
Die theoretisch höchste Luftfeuchte stellt sich erst nach einem viel größerem Zeitraum ein, als die Luft im Trockner verweilt, d.h. der Luftweg und die Verweildauer haben Einfluss auf die erzielbare Wasseraufnahme.
Das h-x-Diagramm kann auch für einfache Überlegungen bei der praktischen Konzeption von Anlagen verwendet werden. Denn je flacher die Verbindungsgerade zwischen Lufteintritts- und Austrittszustand liegt, um so niedriger wird der Wärmeverbrauch und umgekehrt. Andererseits ergibt sich bei großer Änderung des Feuchtigkeitsgehalts ein geringer Luftbedarf und aufzuwendende Ventilatorleistung.

Weitere Informationen zur Trocknung

Schmalschläger, Thomas;  Luboschik, Uli: Solare und solarunterstützte Trocknung; pdf-Datei

Schmalschläger Thomas: Mehr als nur heiße Luft: Dörren und Trocknen mit der Sonne - Funktionsweise eines Solartrockners; Workshop im Rahmen des Klimaherbst 2016
im Ökologischen Bildungszentrum München, pdf-Datei

Lorenz-Ladener, Claudia: Trocknen & Dörren mit der Sonne; ökobuch Verlag, Staufen, 2010