Verdampfungsenthalpie
In der Kältetechnik wird häufig das Druck-Enthalpie-Diagramm verwendet. In diesem Diagramm ist die Enthalpie für verschiedene Drücke und den entsprechenden Temperaturen aufgetragen.
Der Druck wird oftmals logarithmisch aufgetragen.
Aus dem Diagramm heraus lassen sich verschiedene Bereiche klassifizieren.
- Bereich A -Unterkühlungsgebiet, Flüssigkeit
- Bereich B -Nassdampfgebiet (X=0 bis X=100%), Flüssigkeit/Dampf
- Bereich C -Überhizungsgebiet, Dampf
- Flüssigkeitslinie von Punkt 1 bis zum kritischen Punkt (Verdampfungsbeginn, x=0)
- Sattdampflinie von Punkt 2 zum kritiischen Punkt (Verdampfungsende, x=100%)
- kritischer Punkt -hier trefffen sich Flüssigkeitslinie und Sattdampflinie (Verdampfungsenthalpie=0)
Verdampfung
Aus dem Diagramm kann der Verdampfungsverlauf abgelesen werden. Am Punkt P1 startet die Verdampfung zum Punkt P2. Der Punkt P1 ist im Beispiel dadurch gekennzeichnet, dass er auf der Flüssigkeitslinie liegt. An diesem Punkt gibt es eine eindeutige Temperatur, die zu dem Druck und der Enthalpie h1 passt. Es liegt 100% Flüssigkeit vor (x1=0). Die Verdampfung verläuft horizontal von P1 nach P2 bei konstanter Temperatur. Punkt P2 ist ebenfalls klar durch die Temperatur, den Druck und eine entsprechende Enthalpie charakterisiert. Bei dem Übergang von P1 nach P2 wird das Nassdampfgebiet (B) durchlaufen. Die Verdampfung startet bei X=0 (100% Flüssigkeit, 0% Dampf) und endet bei X=100% (0% Flüssigkeit, 100% Dampf).
Die Verdampfungsenthalpie Δhv, ergibt sich aus der Differnz der beiden Enthalpien Δhv=h2-h1 bei den Punkten P1 und P2. Die Verdampfungsenthalpie ist somit die Energie, die notwendig ist um die Flüssigkeit vollständig zu verdampfen. Diese Energie wird z.B. auf eine Stoffmenge (Mol) oder eine Masse (Kg) bezogen. Typische Einheiten der Verdampfungsenthalpie sind somit KJ/Kmol oder KJ/Kg.
Die Verdampfungswärme nimmt mit steigendem Druck und steigender Temperatur ab wie im Bild 2 zu sehen ist
Der Abstand von P3 zu P4 bzw. Δhv=h4-h3 ist deutlich kleiner geworden.
Im kritischen Punkt treffen sich Flüssigkeitlinie und die Nassdampflinie. An dieser Stelle ist die Verdampfungwärme=0.
Der kritische Punkt ist genau durch einen Druck und eine Temperatur klassifiziert. Kritische Punkte sind von Gas zu Gas unterschiedlich.
