Kas ir pretstrāvas apmaiņa?

Siltumenerģijas vai suspendēto vielu apmaiņa starp plūstošiem šķidrumiem ir izplatīta parādība gan dabā, gan rūpniecībā. Šīs strāvas plūsmas apmaiņas var iedalīt divās grupās: vienlaicīgas un pretstrāvas. Abi ietver siltuma vai suspendēto ķīmisko vielu apmaiņu starp šķidrumiem, kas plūst blakus esošajos traukos, attiecīgi, izmantojot vadošas virsmas vai daļēji caurlaidīgas membrānas. Šķidrumiem plūstot pa kopīgajām zonām, siltums un ķīmiskās vielas dabiski plūst no augstas koncentrācijas zonām uz zemu, līdz tiek sasniegts līdzsvars. Tieši šī elementu pārneses īpašība padara pretstrāvas apmaiņas metodi par efektīvāku no abām.

Skābekļa pārneses process zivju žaunās ir labs piemērs pretplūsmas apmaiņas priekšrocībām. Kad skābekļa nabadzīgās asinis saskaras ar pretēju ar skābekli bagāta ūdens plūsmu, skābeklis sāk izkliedēties no ūdens un nonāk asinsritē. Tas izraisa skābekļa koncentrācijas pazemināšanos ūdenī un paaugstināšanos asinīs. Tā kā plūsmas virzieni ir pretēji, asinis vienmēr plūdīs virs ūdens ar lielāku skābekļa koncentrāciju un apmaiņa turpināsies, līdz plūsmas novirzīsies. Tomēr vienlaicīgās plūsmās abi šķidrumi plūst vienā virzienā, un attiecības starp koncentrācijām ātri sasniedz līdzsvaru, tādējādi efektīvi apturot apmaiņu.

Tas nozīmē, ka atšķirībā no vienlaicīgā varianta pretstrāvas apmaiņas sistēmas turpina pārsūtīt attiecīgo elementu visā apmaiņas zonā, lai nodrošinātu lielāku efektivitāti. Šī efektivitāte parasti nodrošina 100% pārneses vērtības, kad saņēmēja plūsma iziet no sistēmas ar tādu pašu siltuma vai ķīmisko vielu koncentrāciju kā donora plūsma. To pašu nevar teikt par vienlaicīgu apmaiņu, ja vidējās pārsūtīšanas vērtības ir aptuveni 50%. Tas padara pretstrāvas apmaiņas metodi piemērotu rūpnieciskiem procesiem, piemēram, reģeneratīvai siltuma apmaiņai un bioloģiskās pārneses metodēm, tostarp nieru un plaušu funkcijām.