Qu'est-ce que le diagramme h,x ?

Composantes et paramètres :

Le diagramme h,x indique tous les paramètres essentiels nécessaires à la description de l'état de l'air :

La construction

du système de coordonnées permet d'améliorer la précision des lectures dans la zone non saturée de l'air humide. Pour tracer le diagramme oblique proposé par Mollier, on fait pivoter l'axe des x dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que l'isotherme t = 0 °C soit horizontale dans la zone non saturée de l'air humide. Les lignes d'enthalpie spécifique constante h s'étendent du coin supérieur gauche vers le coin inférieur droit. Les lignes de teneur en eau constante x sont verticales.

Pour des raisons pratiques, l'axe horizontal sur lequel est reportée la teneur en eau x ne passe pas par l'origine du système de coordonnées. La pression partielle de la vapeur d'eau peut être indiquée comme deuxième axe x, car celle-ci ne dépend que de la teneur en eau x et de la pression atmosphérique p. L'enthalpie spécifique h est reportée sur les lignes diagonales. Le diagramme présente des familles de courbes représentant l'humidité relative.

À l'aide de l'échelle en bordure, les changements d'état peuvent être facilement représentés graphiquement, par exemple le changement d'état lors d'une humidification vapeur-air. L'indice 1+x indique que l'enthalpie de l'air humide se compose de l'enthalpie de l'air sec et de l'enthalpie de l'eau.

Les lignes de température constante (isothermes) s'élèvent légèrement dans la zone de l'air non saturé, à hauteur de la composante d'enthalpie sensible de la vapeur d'eau. Au point de saturation (humidité relative = 1), les lignes s'inclinent vers le bas, car au-delà de la teneur maximale en vapeur, l'eau ne peut plus être présente dans l'air que sous forme liquide, sous forme de petites gouttelettes (brouillard). Dans la zone de brouillard, l'isotherme ne s'écarte de l'isenthalpe passant par le point de saturation que de la faible enthalpie sensible de la fraction d'eau supplémentaire.

Dans la zone de l'air non saturé, il existe désormais des courbes d'humidité relative identique, qui résultent d'une division régulière des segments d'isothermes respectifs entre = 0 et = 1. L'humidité relative diminue donc à mesure que l'air se réchauffe, si la quantité d'eau x reste inchangée.

Calculs à l'aide du diagramme h,x

Réchauffement à humidité absolue constante

La cinquième image ci-contre illustre le processus de réchauffement d'une masse d'air sans modification de sa teneur en vapeur d'eau. Que peut-on déduire de ce processus ?

Le réchauffement commence à 11 °C (point 1) et se termine à 25 °C (point 2). L'humidité absolue x reste constante à 4 g/kg pendant ce processus. En revanche, l'humidité relative passe de 50 % à 11 °C à 20 % à 25 °C. De plus, l'enthalpie h (1+x) passe de 21,4 kJ/kg à 35 kJ/kg et enfin, la densité passe de 1,24 kg/m³ à 1,17 kg/m³.

Atomisation ou évaporation de l'eau

(humidification adiabatique)

Lorsque de l'eau est atomisée ou s'évapore sans apport simultané de chaleur, l'énergie nécessaire à l'évaporation est prélevée dans l'air ambiant. L'air se refroidit donc. Comme le processus de refroidissement suit les adiabatiques, on parle de refroidissement adiabatique. Sur le diagramme h,x, la direction exacte de la courbe de refroidissement pendant l'humidification peut être déduite de l'échelle marginale ∆h/∆x.

Calcul de ∆h/∆x :

∆h = kJ/kg

∆x kg H2O / kg d'air sec

Humidification par vapeur

(humidification isotherme)

Lors de l'humidification de l'air par vapeur, la température reste pratiquement constante, car la vapeur d'eau se trouve au même niveau d'énergie que l'air.

Calcul de ∆h/∆x :

∆h = kJ/kg

∆x kg d'air sec