逆流交换

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逆流交换是一种在自然界中发生并在工业和工程中被模仿的机制,在这种机制中,某些属性(通常是热量或某些化学物质)在彼此相反方向流动的两个流动体之间发生交叉。流动体可以是液体、气体,甚至是固体粉末,或它们的任意组合。例如,在蒸馏塔中,蒸汽通过向下流动的液体向上冒泡,同时交换热量和质量。 逆流可获得的最大热量或质量传递量高于并流(平行)交换,因为逆流保持缓慢下降的差异或梯度(通常是温度或浓度差异)。在并流...

逆流交换

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逆流交换是一种在自然界中发生并在工业和工程中被模仿的机制,在这种机制中,某些属性(通常是热量或某些化学物质)在彼此相反方向流动的两个流动体之间发生交叉。 流动体可以是液体气体,甚至是固体粉末,或它们的任意组合。 例如,在蒸馏塔中,蒸汽通过向下流动的液体向上冒泡,同时交换热量和质量。

逆流可获得的xxx热量或质量传递量高于并流(平行)交换,因为逆流保持缓慢下降的差异或梯度(通常是温度或浓度差异)。 在并流交换中,初始梯度较高但会迅速下降,从而导致电位浪费。 例如,在相邻的图中,被加热的流体(顶部出口)的出口温度高于用于加热的冷却流体(底部出口)。 通过并流或平行交换,加热和冷却的流体只能相互接近。 结果是,在其他方面相似的条件下,逆流交换比平行交换可以实现更大量的热量或质量传递。 参见:流程安排。

逆流交换在电路或回路中设置时可用于增加流动液体的浓度、热量或其他特性。 具体来说,当在回路中流入和流出流体之间有缓冲液体,并且在流出流体管上有主动输送泵时,该系统被称为逆流倍增器,可以实现许多倍增效应 小泵逐渐在缓冲液中建立大浓度。

流入和流出流体相互接触的其他逆流交换回路用于保留高浓度的溶解物质或用于保留热量,或用于允许外部热量或浓度在系统中的某一点积聚。

逆流交换电路或回路在自然界中广泛存在,特别是在生物系统中。 在脊椎动物中,它们被称为奇迹网,最初是鳃中用于从水中吸收氧气的器官的名称。 它在工业系统中被模仿。 逆流交换是化学工程热力学和制造过程中的一个关键概念,例如从甜菜根中提取蔗糖

逆流倍增是一个相似但不同的概念,其中液体在环路中移动,然后在中间区域沿相反方向进行长距离移动。 通向环路的管道被动地建立热量(或冷却)梯度或溶剂浓度,而返回管沿其始终具有恒定的小泵送作用,因此热量或浓度逐渐增强朝向环路。 已经在肾脏以及许多其他生物器官中发现了逆流增殖。

三种电流交换系统

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逆流交换和并流交换是两种机制,用于将流体的某些特性从一个流动的流体流转移到另一个流动的流体流,穿过障碍允许特性在它们之间单向流动。 传递的属性可以是热量、化学物质的浓度或流动的其他属性。

传递热量时,两管之间使用导热膜,传递化学物质浓度时使用半透膜

并流-半转移

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在并流交换机制中,两种流体沿同一方向流动。

正如并流和逆流交换机制图所示,并流交换系统在交换器的长度上具有可变梯度。 在两个管道中的流量相等的情况下,无论交换器有多长,这种交换方法都只能将一半的财产从一个流量转移到另一个流量。

逆流交换

如果每个流将其属性更改为更接近相反流的入口条件的 50%,则当达到平衡点时交换将停止,并且梯度下降到零。 在流量不相等的情况下,平衡条件将稍微接近于具有较高流量的流的条件。

并流示例

并流热交换器是并流流动交换机制的示例。 两根管子内有同向流动的液体。 一个从 60 °C 开始热,第二个从 20 °C 开始冷。 导热膜或开口部分允许两个流之间的热传递。

热流体加热冷流体,冷流体冷却热流体。 结果是热平衡:两种流体最终都处于大约相同的温度:40 °C,几乎恰好在两个原始温度(20 和 60 °C)之间。

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  1. 逆流交换
  2. 三种电流交换系统
  3. 并流-半转移
  4. 并流示例

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