Für die folgenden Gedankengänge ist es erforderlich, einige Begriffe aus der Warenkunde in Erinnerung zu rufen.
In der Luft ist immer ein bestimmter Anteil Wasserdampf vorhanden, etwa 3 g/m³ in trockener kalter Luft, gute 30 g/m³ in warmer feuchter Luft. Das ist mit maximal 3 % der Masse der Luft nur ein geringer Anteil, der aber sehr wetterwirksam sein kann, wie die täglichen Wettererscheinungen zeigen.
Entscheidend ist, dass in der Atmosphäre nur eine bestimmte Menge Wasserdampf vorhanden sein kann, die Sättigungsmenge, die von der Temperatur abhängig ist. Je wärmer die Luft, desto mehr Wasserdampf kann darin enthalten sein.
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Abbildung 1: Mollier-h,x-Diagramm (Zum Vergrößern Grafik anklicken) |
Ist die Sättigungsmenge erreicht, so kann kein Wasser mehr verdunsten. Die relative Luftfeuchte beträgt jetzt 100 %. Eine relative Luftfeuchte von 60 % bedeutet, dass die Luft 60 % der Sättigungsmenge enthält.
Je geringer die rel. Luftfeuchte, umso intensiver die Wasserdampfaufnahme und damit die Möglichkeit, einen Trocknungseffekt zu erzielen.
Eine anschauliche Messgröße für die Gefahr einer Schweißwasserbildung ist die Taupunkttemperatur der Luft. Das ist die Temperatur, bei der der in der Luft enthaltene Wasserdampf seine Sättigungsmenge erreicht und bei weiterer Abkühlung Kondensation einsetzt.
Kennt man die Taupunkttemperatur, so lässt sich die Schweißwassergefahr abschätzen. Die Beziehungen zwischen diesen Größen werden in Diagrammen dargestellt. Abb. 1 zeigt ein Mollier-h,x-Diagramm, das sich für diese Umrechnungen sehr gut eignet.
Auf der Ordinate (Y-Achse) sind die Temperaturwerte, also Luft- bzw. Taupunkttemperatur, abzulesen, auf der Abszisse (X-Achse) das Mischungsverhältnis x (g/kg). Das Mischungsverhältnis x gibt an, wie viel Wasserdampf in einem Kilogramm trockener Luft enthalten ist.
Die von links unten nach rechts oben verlaufenden Kurven geben die rel. Luftfeuchte von 10 zu 10 % an. Die untere Kurve gilt für eine Luftfeuchte von 100 % und wird daher auch als Sättigungskurve bezeichnet. Innerhalb dieser Koordinaten muss die Lage einer gegebenen Luftmasse durch mindestens zwei Werte festgelegt werden. Ein Wert hiervon sollte immer die Lufttemperatur sein. Die zweite Koordinate wird dann durch das Mischungsverhältnis x, die rel. Feuchte oder durch den Taupunkt gegeben.
Abb. 2 zeigt Beispiele für die Anwendung des Mollier-h,x-Diagramms.
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| Abbildung 2: Beispiele für die Anwendung des Mollier-h,x-Diagramms [46] |
Die folgenden drei Beispiele zeigen, wie von den gegebenen Werten ausgehend, die übrigen ermittelt werden. Alle Punkte, an denen die Ergebnisse abgelesen werden, sind in der Abbildung mit einem Pfeil gekennzeichnet.
Beispiel 1:
Gegeben sind die Lufttemperatur t = 15°C und
die rel. Feuchte φ = 70 %;
gesucht: das Mischungsverhältnis x und der Taupunkt
. Ergebnis: x = 7,3 g/kg
= 9,5°CBeispiel 2:
Gegeben sind die Lufttemperatur t = 20°C und
das Mischungsverhältnis x = 10g/kg;
gesucht: die rel. Feuchte φ und der Taupunkt
.Ergebnis: φ = 69 %
= 14,1°CBeispiel 3:
Gegeben sind die Lufttemperatur t = 18°C und
der Taupunkt
= 4°C; gesucht: die rel. Feuchte φ und das Mischungsverhältnis x.
Ergebnis: φ = 39 % x = 5,0 g/kg