O que é troca contracorrente?

A troca de contracorrente é um fenômeno altamente eficiente e naturalmente de transferência térmica ou química entre os corpos fluidos. Esse processo ocorre através de uma superfície condutora no caso de calor ou de uma membrana parcialmente permeável no caso de troca química. Em trocas de contracorrente, o doador e o fluido receptor sempre fluem em direções opostas, uma característica que empresta ao processo sua eficiência e seu nome. A troca de contracorrente é encontrada em muitos sistemas biológicos, como rins de mamíferos, pulmões de pássaros e brânquias de peixe e é um sistema de transferência química e térmica industrial e comumente usado. Um sistema semelhante é o processo de troca simultâneo, que é menos eficaz e os recursos transferidos entre fluidos que fluem na mesma direção.

A troca de energia térmica ou substâncias suspensas entre fluidos fluidos é um fenômeno comum, tanto na natureza quanto na indústria. Essas trocas de fluxo atuais podem ser divididas em dois grupos: Concorrente e Countercuraluguel. Ambos envolvem a troca de calor ou produtos químicos suspensos entre fluidos que fluem em vasos adjacentes, por meio de superfícies condutoras ou membranas semi-permeáveis, respectivamente. À medida que os fluidos fluem através de suas áreas compartilhadas, o calor e os produtos químicos fluem naturalmente das áreas de alta para a baixa concentração até que o equilíbrio seja atingido. É essa característica da transferência elementar que torna o método de troca de contracorrente mais eficaz dos dois.

O processo de transferência de oxigênio nas brânquias de um peixe é um bom exemplo dos benefícios da troca de contracorrente. À medida que o sangue pobre de oxigênio encontra um fluxo oposto de água rica em oxigênio, o oxigênio começa a se difundir da água e na corrente sanguínea. Isso faz com que a concentração de oxigênio na água caia e isso no sangue subir. Devido ao fato de que as direções de fluxo se opõem, o sangue sempre fluirá sobre a água com um maiorA concentração de oxigênio e a troca continuará até que os fluxos divergem. Em fluxos simultâneos, no entanto, os dois fluidos fluem na mesma direção e a relação entre concentrações atinge rapidamente o equilíbrio, interrompendo efetivamente a troca.

Isso significa que, diferentemente da variante simultânea, os sistemas de troca de contracorrente continuam transferindo o elemento relevante sobre a área de troca completa para maior eficiência. Essa eficiência geralmente permite valores de transferência de 100% com o fluxo do destinatário saindo do sistema com a mesma concentração de calor ou produtos químicos que o do fluxo do doador. O mesmo não pode ser dito de trocas simultâneas, no entanto, com valores médios de transferência em execução na região de 50%. Isso torna o método de troca de contracorrente apropriado para processos industriais, como troca regenerativa de calor e métodos de transferência biológica, incluindo funções renal e pulmonar.