Trao đổi ngược dòng là gì?

Trao đổi ngược dòng là một hiện tượng truyền nhiệt hoặc hóa học hiệu quả cao giữa các cơ thể chất lỏng.Quá trình này diễn ra thông qua một bề mặt dẫn điện trong trường hợp nhiệt hoặc màng thấm một phần trong trường hợp trao đổi hóa học.Trong các trao đổi ngược dòng, chất lỏng của nhà tài trợ và người nhận luôn chảy theo các hướng ngược lại, một đặc điểm cho vay quá trình cả hiệu quả và tên của nó.Trao đổi ngược dòng được tìm thấy trong nhiều hệ thống sinh học như thận động vật có vú, phổi chim và mang cá và là một hệ thống chuyển hóa hóa học và nhiệt công nghiệp thường được sử dụng.Một hệ thống tương tự là quá trình trao đổi đồng thời kém hiệu quả và có tính năng chuyển giữa các chất lỏng chảy theo cùng một hướng.Trao đổi năng lượng nhiệt hoặc các chất lơ lửng giữa các chất lỏng chảy là một hiện tượng phổ biến cả về tự nhiên và công nghiệp.Các trao đổi dòng chảy hiện tại này có thể được chia thành hai nhóm: đồng thời và ngược dòng.Cả hai đều liên quan đến việc trao đổi nhiệt hoặc hóa chất lơ lửng giữa các chất lỏng chảy trong các mạch liền kề thông qua các bề mặt dẫn điện hoặc màng bán thấm tương ứng.Khi các chất lỏng chảy trên các khu vực được chia sẻ của chúng, nhiệt và hóa chất tự nhiên chảy từ các khu vực nồng độ cao đến thấp cho đến khi đạt đến trạng thái cân bằng.Chính đặc điểm của chuyển giao nguyên tố làm cho phương pháp trao đổi ngược dòng hiệu quả hơn của cả hai.Khi máu nghèo oxy gặp một dòng nước giàu oxy, oxy bắt đầu khuếch tán ra khỏi nước và vào dòng máu.Điều này làm cho nồng độ oxy trong nước giảm và trong máu tăng lên.Do thực tế là các hướng dòng chảy bị phản đối, máu sẽ luôn chảy qua nước với nồng độ oxy cao hơn và trao đổi sẽ tiếp tục cho đến khi dòng chảy phân kỳ.Tuy nhiên, trong các dòng đồng thời, hai chất lỏng chảy theo cùng một hướng và mối quan hệ giữa nồng độ nhanh chóng đạt đến trạng thái cân bằng, do đó dừng việc trao đổi một cách hiệu quả. Điều này có nghĩa là không giống như biến thể đồng thời, các hệ thống trao đổi ngược dòng tiếp tục chuyển phần tử liên quan trênKhu vực trao đổi đầy đủ cho hiệu quả cao hơn.Hiệu quả này thường cho phép các giá trị truyền 100% với dòng người nhận thoát ra khỏi hệ thống với cùng nồng độ nhiệt hoặc hóa chất như của dòng của nhà tài trợ.Tuy nhiên, điều tương tự không thể nói về các trao đổi đồng thời, tuy nhiên, với các giá trị chuyển trung bình chạy trong khu vực là 50%.Điều này làm cho phương pháp trao đổi ngược dòng phù hợp cho các quy trình công nghiệp như trao đổi nhiệt tái tạo và phương pháp chuyển sinh học bao gồm các chức năng thận và phổi.