Diagramme psychrométrique de Mollier

Vue d'ensemble

Le diagramme de Mollier (également appelé carte i-x de Mollier) est une représentation graphique des propriétés thermodynamiques de l'air humide. Il trace l'enthalpie en fonction de l'humidité spécifique (teneur en humidité), avec des lignes superposées pour la température du bulbe sec, la température du bulbe humide et l'humidité relative. Le diagramme de Mollier est une variante rotative du diagramme psychrométrique standard et est largement utilisé dans la conception de systèmes CVC pour l'analyse des processus de chauffage, de refroidissement, d'humidification, de déshumidification et de mélange d'air.

Formules clés

Rapport d'humidité (humidité spécifique)

$\omega = 0.622 \frac{P_v}{P_a}$

La masse de vapeur d'eau par unité de masse d'air sec, où $P_v$ est la pression partielle de la vapeur d'eau et $P_a$ est la pression partielle de l'air sec.

Humidité relative

$\phi = \frac{P_v}{P_{vs}} \times 100\%$

Le rapport entre la pression de vapeur réelle et la pression de vapeur de saturation à la même température du bulbe sec.

Enthalpie de l'air humide

$h = c_p \cdot T_{db} + \omega \cdot h_g$

Chaleur sensible plus chaleur latente par unité de masse d'air sec. La constante $c_p \approx 1.006$ kJ/(kg·°C) pour l'air sec et $h_g$ est l'enthalpie de la vapeur d'eau saturée à la température donnée.

Température du bulbe humide

$T_{wb} \approx T_{db} - \frac{P_{vs} - P_v}{\gamma}$

Une approximation reliant l'abaissement du bulbe humide au déficit de pression de vapeur, où $\gamma$ est la constante psychrométrique (environ 6.66 Pa/°C à 1 atm).

Variables

Exemple : Lecture du diagramme de Mollier

Cas 1 — Données : Température du bulbe sec et Humidité relative

Étant donné Tdb = 21 °C et φ = 50%, lisez ce qui suit à partir du diagramme de Mollier :

Cas 2 — Connu : Températures du bulbe sec et du bulbe humide

Étant donné Tdb = 19 °C et Twb = 12 °C, lire :

Référence de la pression de vapeur saturante

La pression de vapeur saturante $P_{vs}$ augmente fortement avec la température. Valeurs représentatives de l'équation d'Antoine ou des tables de vapeur :

Points d'exemple du diagramme de Mollier

Les images originales montrent des lectures d'exemple du diagramme de Mollier. Les lectures extraites sont représentées ci-dessous sous forme de données afin de pouvoir être inspectées sans dépendre uniquement du graphique bitmap.

Reproduction du diagramme de Mollier

Le diagramme de Mollier original est redessiné ci-dessous comme un diagramme psychrométrique généré par équation pour l'air humide à la pression atmosphérique standard. Le diagramme utilise le rapport d'humidité sur l'axe horizontal et la température sèche sur l'axe vertical, avec des courbes d'humidité relative, des lignes d'enthalpie constante, des lignes de grille de rapport d'humidité et la limite de saturation.

Diagramme de Mollier vs. Diagramme Psychrométrique

Le diagramme de Mollier et le diagramme psychrométrique ASHRAE standard affichent les mêmes données thermodynamiques mais avec des orientations d'axes différentes :

Calculateur : Taux d'humidité à partir de la pression de vapeur

Convertisseur d'unités

Note : la conversion directe de kJ/kg à Btu/lb conserve la référence d'enthalpie métrique. La valeur d'enthalpie psychrométrique IP utilise la référence psychrométrique courante en pouce-livre et doit être utilisée lors de la comparaison avec des diagrammes psychrométriques IP.

Exemples de lecture du diagramme de Mollier

Les diagrammes d'exemple annotés ci-dessous sont redessinés à partir des mêmes équations psychrométriques utilisées par le diagramme principal.

Notes d'ingénierie

• La pression atmosphérique est importante. Le diagramme de Mollier est généralement dessiné pour la pression atmosphérique standard (101.325 kPa). À des altitudes ou pressions significativement différentes, des corrections sont nécessaires ou un diagramme spécifique à la pression doit être utilisé.
• L'orientation des axes peut prêter à confusion. Dans le diagramme de Mollier, l'enthalpie s'étend presque verticalement et le rapport d'humidité presque horizontalement, ce qui est l'inverse de ce que beaucoup d'ingénieurs formés par l'ASHRAE s'attendent. Vérifiez quelle convention d'axes votre diagramme utilise avant de lire les valeurs.
• Précision du diagramme. Lire des valeurs à partir d'un diagramme imprimé introduit une erreur d'interpolation. Pour des calculs précis, utilisez les équations fondamentales ou des outils psychrométriques numériques plutôt que l'interpolation visuelle.
• Approximations de la température du bulbe humide. La formule $T_{wb} \approx T_{db} - \frac{P_{vs} - P_v}{\gamma}$ est une linéarisation. Pour une haute précision, utilisez des modèles thermodynamiques itératifs (par exemple, la formulation de l'ASHRAE) ou le diagramme psychrométrique ASHRAE No. 1.
• Visualisation des processus. Le diagramme de Mollier excelle dans la visualisation des processus de traitement de l'air : le chauffage sensible se déplace horizontalement vers la droite ; le refroidissement et la déshumidification se déplacent vers le bas et la gauche ; le mélange de deux flux d'air suit une droite entre leurs points d'état.
• Ligne de saturation. La limite courbe sur le diagramme de Mollier représente 100% d'humidité relative. Les états de l'air ne peuvent pas exister au-dessus (à la droite) de cette ligne — la condensation se produit au-delà de la saturation.

Références

• Source originale — Engineering ToolBox : Diagramme psychrométrique / Diagramme de Mollier
• Manuel ASHRAE — Principes fondamentaux, chapitre Psychrométrie