Qu'est-ce que l'échange à contre-courant?

L'échange à contre-courant est un phénomène très efficace et naturel du transfert thermique ou chimique entre les corps fluides.Ce processus a lieu à travers une surface conductrice dans le cas de la chaleur ou une membrane partiellement perméable dans le cas de l'échange chimique.Dans les échanges à contre-courant, le fluide donneur et bénéficiaire s'écoule toujours dans des directions opposées, une caractéristique qui confère le processus à la fois son efficacité et son nom.L'échange de contre-courant se trouve dans de nombreux systèmes biologiques tels que les reins de mammifères, les poumons d'oiseaux et les branchies de poisson et est un système de transfert chimique et thermique industriel couramment utilisé.Un système similaire est le processus d'échange simultané qui est moins efficace et présente des transferts entre les fluides qui coulent dans la même direction.

L'échange d'énergie thermique ou de substances en suspension entre les fluides coulant est un phénomène courant à la fois dans la nature et l'industrie.Ces échanges de flux de courant peuvent être divisés en deux groupes: simultanément et contre-courant.Les deux impliquent l'échange de chaleur ou de produits chimiques en suspension entre les fluides qui coulent dans des vaisseaux adjacents via des surfaces conductrices ou des membranes semi-perméables, respectivement.Au fur et à mesure que les fluides traversent leurs zones communes, la chaleur et les produits chimiques circulent naturellement des zones de concentration élevées à faibles jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint.C'est cette caractéristique du transfert élémentaire qui rend la méthode d'échange contre-courante la plus efficace des deux.

Le processus de transfert d'oxygène dans les branchies d'un poisson est un bon exemple des avantages de l'échange contre-courant.Alors que le sang pauvre à l'oxygène rencontre un flux opposé à l'eau riche en oxygène, l'oxygène commence à diffuser hors de l'eau et dans le sang.Cela fait chuter la concentration d'oxygène dans l'eau et que dans le sang augmente.En raison du fait que les instructions d'écoulement sont opposées, le sang coulera toujours sur l'eau avec une concentration plus élevée d'oxygène et que l'échange se poursuivra jusqu'à ce que les flux divergent.Dans les flux simultanés, cependant, les deux fluides s'écoulent dans le même sens et la relation entre les concentrations atteint rapidement l'équilibre, arrêtant ainsi efficacement l'échange.Zone d'échange complète pour une plus grande efficacité.Cette efficacité permet généralement des valeurs de transfert de 100% avec le débit du receveur qui sortant du système avec la même concentration de chaleur ou de produits chimiques que celui du flux donneur.On ne peut pas en dire autant d'échanges simultanés, cependant, avec des valeurs de transfert moyennes fonctionnant dans la région de 50%.Cela rend la méthode d'échange à contre-courant appropriée pour les processus industriels tels que l'échange de chaleur régénératif et les méthodes de transfert biologique, y compris les fonctions rénales et pulmonaires.