Τι είναι η ανταλλαγή αντισυμβαλλομένων;

Η ανταλλαγή αντισυμβαλλομένου είναι ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό, φυσικά απαντώμενο φαινόμενο θερμικής ή χημικής μεταφοράς μεταξύ υγρών σωμάτων.Αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα μέσω μιας αγώγιμης επιφάνειας σε περίπτωση θερμότητας ή μερικώς διαπερατής μεμβράνης στην περίπτωση χημικής ανταλλαγής.Στις ανταλλαγές αντισυμβαλλομένου, το υγρό δότη και ο δέκτης ρέουν πάντα προς αντίθετες κατευθύνσεις, ένα χαρακτηριστικό που προσδίδει τη διαδικασία τόσο της αποτελεσματικότητάς του όσο και του ονόματός του.Η ανταλλαγή αντισυμβαλλομένων βρίσκεται σε πολλά βιολογικά συστήματα όπως νεφρά θηλαστικών, πνεύμονες πουλιών και βράγχια ψαριών και είναι ένα συνήθως χρησιμοποιούμενο σύστημα βιομηχανικής χημικής και θερμικής μεταφοράς.Ένα παρόμοιο σύστημα είναι η ταυτόχρονη διαδικασία ανταλλαγής, η οποία είναι λιγότερο αποτελεσματική και τα χαρακτηριστικά μεταφορές μεταξύ υγρών που ρέουν προς την ίδια κατεύθυνση.

Η ανταλλαγή θερμικής ενέργειας ή οι αιωρούμενες ουσίες μεταξύ ρέουσας υγρών είναι ένα κοινό φαινόμενο τόσο στη φύση όσο και στη βιομηχανία.Αυτές οι τρέχουσες ανταλλαγές ροής μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες: ταυτόχρονα και αντισυμβαλλόμενα.Και οι δύο περιλαμβάνουν την ανταλλαγή θερμότητας ή εναιωρούμενων χημικών ουσιών μεταξύ των υγρών που ρέουν σε παρακείμενα αγγεία είτε μέσω αγώγιμων επιφανειών είτε με ημιτελές μεμβράνες, αντίστοιχα.Καθώς τα υγρά ρέουν στις κοινές περιοχές τους, η θερμότητα και οι χημικές ουσίες ρέουν φυσικά από υψηλές σε χαμηλές περιοχές συγκέντρωσης μέχρι να επιτευχθεί ισορροπία.Είναι αυτό το χαρακτηριστικό της στοιχειακής μεταφοράς που καθιστά τη μέθοδο ανταλλαγής αντισυμβαλλομένων τόσο πιο αποτελεσματική από τις δύο.Καθώς το φτωχό αίμα του οξυγόνου συναντά μια αντίθετη ροή πλούσιου σε οξυγόνο νερού, το οξυγόνο αρχίζει να διαχέεται από το νερό και στο ρεύμα του αίματος.Αυτό προκαλεί την πτώση της συγκέντρωσης οξυγόνου στο νερό και ότι στο αίμα να αυξηθεί.Λόγω του γεγονότος ότι οι κατευθύνσεις ροής αντιτίθενται, το αίμα θα ρέει πάντα πάνω από το νερό με υψηλότερη συγκέντρωση οξυγόνου και η ανταλλαγή θα συνεχιστεί μέχρι να αποκλίνουν οι ροές.Ωστόσο, στις ταυτόχρονες ροές, τα δύο υγρά ρέουν προς την ίδια κατεύθυνση και η σχέση μεταξύ των συγκεντρώσεων φτάνει γρήγορα στην ισορροπία, σταματώντας έτσι την ανταλλαγή.Πλήρης περιοχή ανταλλαγής για μεγαλύτερη απόδοση.Αυτή η απόδοση συνήθως επιτρέπει τιμές μεταφοράς 100% με τη ροή του παραλήπτη να εξέρχεται από το σύστημα με την ίδια συγκέντρωση θερμότητας ή χημικών ουσιών με αυτή της ροής δότη.Το ίδιο δεν μπορεί να ειπωθεί για ταυτόχρονες ανταλλαγές, ωστόσο, με μέσες τιμές μεταφοράς που εκτελούνται στην περιοχή του 50%.Αυτό καθιστά την μέθοδο ανταλλαγής αντισυμβαλλομένων κατάλληλων για τις βιομηχανικές διεργασίες, όπως η αναγεννητική ανταλλαγή θερμότητας και οι μεθόδους βιολογικής μεταφοράς, συμπεριλαμβανομένων των νεφρικών και πνευμονικών λειτουργιών.