Hva er motstrømutveksling?

Motstrømutveksling er et svært effektivt, naturlig forekommende fenomen av termisk eller kjemisk overføring mellom fluidlegemer.Denne prosessen foregår gjennom en ledende overflate når det gjelder varme eller en delvis permeabel membran når det gjelder kjemisk utveksling.I motstrømutveksling strømmer giveren og mottakervæsken alltid i motsatte retninger, et kjennetegn som gir prosessen både effektiviteten og navnet.Motstrømutveksling finnes i mange biologiske systemer som pattedyr nyrer, fugleunger og fiskegills og er et ofte brukt industrielt kjemisk og termisk overføringssystem.Et lignende system er den samtidige utvekslingsprosessen som er mindre effektiv og har overføringer mellom væsker som strømmer i samme retning.

Utveksling av termisk energi eller suspenderte stoffer mellom flytende væsker er et vanlig fenomen både i naturen og industrien.Disse gjeldende strømningsutvekslingene kan deles inn i to grupper: samtidig og motstrøm.Begge involverer utveksling av varme eller suspenderte kjemikalier mellom væsker som renner i tilstøtende kar, enten via ledende overflater eller semi-permeable membraner.Når væskene strømmer over deres delte områder, strømmer varme og kjemikalier naturlig fra høye til lave konsentrasjonsområder til likevekten er nådd.Det er denne karakteristikken ved elementær overføring som gjør motstrømsutvekslingsmetoden til den mer effektive av de to.

Prosessen med oksygenoverføring i gjellene til en fisk er et godt eksempel på fordelene med motstrømutveksling.Ettersom oksygen dårlig blod møter en motsatt strøm av oksygenrikt vann, begynner oksygenet å diffundere ut av vannet og inn i blodstrømmen.Dette fører til at konsentrasjonen av oksygen i vannet synker og at blodet stiger.På grunn av det faktum at strømningsretningene er imot, vil blodet alltid strømme over vann med en høyere konsentrasjon av oksygen og utvekslingen vil fortsette til strømningene avviker.I samtidig strømmer strømmer imidlertid de to væskene i samme retning, og forholdet mellom konsentrasjoner når raskt likevekt, og dermed effektivt stopper utvekslingen.

Dette betyr at i motsetning til den samtidige varianten, fortsetter motstrømssystemer å overføre det aktuelle elementet over detFullt utvekslingsområde for større effektivitet.Denne effektiviteten tillater vanligvis overføringsverdier på 100% med mottakerstrømmen som forlater systemet med samme konsentrasjon av varme eller kjemikalier som donorstrømmen.Det samme kan ikke sies om samtidig utveksling, men med gjennomsnittlige overføringsverdier som kjører i området 50%.Dette gjør motstrømsutvekslingsmetoden passende for industrielle prosesser som regenerativ varmeutveksling og biologiske overføringsmetoder inkludert nyre- og lungefunksjoner.