Intercambio Por Contracorriente

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Intercambio de contracorriente es un mecanismo que ocurren en la naturaleza y imitó en la industria y la ingeniería, en la que hay un cruce de alguna propiedad, por lo general de calor o algún componente, entre dos cuerpos que fluyen que fluyen en direcciones opuestas el uno al otro. Los cuerpos que fluyen pueden ser líquidos, gases o polvos incluso sólidos, o cualquier combinación de ellos. Por ejemplo, en una columna de destilación, la burbuja de vapores a través del líquido que fluye hacia abajo mientras que el intercambio tanto de calor y masa.

La máxima cantidad de calor o de transferencia de masa que se puede obtener es más alto que el intercambio de contracorriente con co-corriente porque contracorriente mantiene una diferencia o gradiente disminuyendo lentamente. A cambio simultáneo del gradiente inicial es más alto, pero cae rápidamente, dando lugar a la posible perdida. Por ejemplo, en el diagrama de la derecha, el fluido que está siendo calentado tiene una temperatura de salida más alto que el fluido enfriado que se utilizó para la calefacción. Con el intercambio de co-corriente o en paralelo los fluidos con calefacción y enfriamiento sólo pueden acercarse entre sí. El resultado es que el intercambio contracorriente puede alcanzar una mayor cantidad de calor o de transferencia de masa que no son paralelas en condiciones por lo demás similares. Ver: disposición de flujo.

Intercambio contracorriente cuando se establece en un circuito o bucle se puede utilizar para la creación de concentraciones, el calor u otras propiedades de los líquidos que fluyen. Específicamente cuando se establece en un bucle con un líquido de amortiguación entre el fluido entrante y saliente que se ejecuta en un circuito, y con las bombas de transporte activo en los tubos del fluido saliente, el sistema se denomina un multiplicador de contracorriente, lo que permite un efecto multiplicado de muchas bombas pequeñas a poco a poco construir una gran concentración en el líquido tampón.

Otros circuitos de intercambio contracorriente donde los fluidos entrantes y salientes se tocan entre sí se utilizan para retener una alta concentración de una sustancia disuelta o para retener el calor, o para permitir la acumulación externa del calor o de la concentración en un punto en el sistema.

Circuitos de intercambio contracorriente o bucles se encuentran ampliamente en la naturaleza, especialmente en los sistemas biológicos. En los vertebrados, están llamados a Rete mirabile, originalmente el nombre de un órgano en branquias de los peces para absorber el oxígeno del agua. Se imitó en sistemas industriales. Intercambio contracorriente es un concepto clave en la termodinámica de ingeniería química y procesos de fabricación, por ejemplo, en la extracción de sacarosa a partir de raíces de remolacha azucarera.

Multiplicación contracorriente es un concepto similar, pero diferente, donde líquido se desplaza en un bucle seguido por una larga longitud de movimiento en direcciones opuestas con una zona intermedia. El tubo que conduce a la construcción de bucle pasivamente hasta un gradiente de calor o concentración de disolvente mientras que el tubo de retorno tiene una pequeña acción de bombeo constante todo lo largo de ella, de modo que se crea una intensificación gradual del calor o de concentración hacia el bucle. Multiplicación Contracorriente ha sido encontrado en los riñones, así como en muchos otros órganos biológicos.

Tres sistemas de cambio corrientes

Intercambio de contracorriente a lo largo con el intercambio concurrente y el intercambio de contra-corriente comprenden los mecanismos utilizados para transferir una propiedad de un fluido de una corriente que fluye de fluido a otro a través de una barrera que permite el flujo de una forma de la propiedad entre ellos. La propiedad podría ser transferido calor, la concentración de una sustancia química, o de otras propiedades del flujo.

Cuando se transfiere el calor, una membrana térmicamente conductor se utiliza entre los dos tubos, y, cuando se transfiere la concentración de una sustancia química se utiliza una membrana semipermeable.

Flujo concurrente - transferencia media

En el mecanismo de cambio de flujo concurrente, los dos fluidos fluyen en la misma dirección.

Como muestra el diagrama de mecanismos de cambio concurrente y contracorriente, un sistema de intercambio concurrente tiene un gradiente variable a lo largo de la longitud del intercambiador. Con flujos iguales en los dos tubos, este método de intercambio sólo es capaz de mover la mitad de la propiedad de un flujo a la otra, no importa cuánto tiempo es el intercambiador.

Si cada flujo cambia su propiedad a ser 50% más cercana a la de la condición de entrada de la corriente opuesta, el intercambio se detendrá cuando se alcance el punto de equilibrio, y el gradiente se ha reducido a cero. En el caso de los flujos desiguales, la condición de equilibrio se producirá un poco más cerca de las condiciones de la corriente con el flujo superior.

Ejemplos de flujos simultáneos

Un intercambiador de calor concurrente es un ejemplo de un mecanismo de intercambio de flujo concurrente. Dos tubos tienen un líquido que fluye en la misma dirección. Uno comienza caliente a 60 º C, el segundo fría a 20 C. Una membrana termoconductor o una sección abierta permite la transferencia de calor entre los dos flujos.

El fluido caliente calienta la fría, y el fluido frío enfría el uno caliente. El resultado es el equilibrio térmico: Ambos fluidos terminan aproximadamente a la misma temperatura: 40 º C, casi exactamente entre las dos temperaturas originales. En el extremo de entrada, hay una gran diferencia de temperatura de 40 C y mucho más transferencia de calor, en el extremo de salida, hay una muy pequeña diferencia de temperatura, y muy poca transferencia de calor o ninguna en absoluto. Si el equilibrio - en donde los dos tubos son a la misma temperatura - se alcanza antes de la salida del líquido de los tubos, se logrará hay transferencia de calor aún más a lo largo de la longitud restante de los tubos.

Un ejemplo similar es el intercambio concentración concurrente. El sistema consta de dos tubos, uno con salmuera, el otro con agua dulce, y una membrana semipermeable que permite sólo el paso del agua entre los dos, en un proceso osmótico. Muchas de las moléculas de agua pase desde el flujo de agua dulce con el fin de diluir la salmuera, mientras

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