Tegenstroomprincipe

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Afbeelding 1 Stroming in gelijke richting
Afbeelding 2 Stroming in tegengestelde richting

Het tegenstroomprincipe maakt het mogelijk, dat er tussen twee stromende substanties (lucht, water, andere gassen of vloeistoffen) iets kan worden overgedragen van de een op de ander, zoals warmte of een chemische stof.

Wanneer twee stromen, de één een 'rijke' en de ander een 'arme' substantie, over een bepaalde lengte in gescheiden kanalen langs elkaar heenstromen, zodanig dat de vloeistoffen zelf niet, maar de betreffende ingrediënten of eigenschappen wel door een tussenliggend membraan kunnen passeren, dan is er sprake van tegenstroom, wanneer de stroomrichting in beide kanalen in tegengestelde richting plaatsvindt. Met behulp van het tegenstroomprincipe is een veel vollediger overdracht van de warmte en/of chemische substanties mogelijk.

Werking[bewerken]

De overdrachtssnelheid van stoffen of warmte tussen de media hangt af van de temperatuur- of concentratie-gradiënt. Wanneer er tussen de media geen gradiënt meer bestaat stopt de overdracht. In de eerste afbeelding is te zien dat wanneer de media met elkaar meelopen de gradiënt snel afneemt, en er dus in het laatste gedeelte nauwelijks nog overdracht plaatsvindt. Een gedeelte van het uitwisselingsoppervlak wordt dan dus niet gebruikt. In de tweede afbeelding is te zien dat bij tegenstroom de gradiënt op alle punten blijft bestaan waardoor de warmte vollediger wordt overgedragen.

Bij het tegenstroomprincipe convergeert de uitgangstemperatuur (of -concentratie) 'langzaam' naar de eindwaarde, terwijl bij de normale stroomrichting de temperatuur sprongsgewijs verandert naar de eindwaarde.

Daarnaast is het zo dat in een "meestroom"-uitwisseling beide stromen nooit verder kunnen uitwisselen dan tot een gemiddelde waarde van temperatuur of concentratie. Bij tegenstroom kunnen beide stromen aan het eind van hun loop nog uitwisselen met "vers" medium, waarbij betere eindwaardes behaald kunnen worden.

Voorbeeld met cijfers[bewerken]

Een warmtewisselaar met media van 10 °C en 90 °C en gelijke debieten

tegenstroom
warme kant 90 °C 20 °C
koude kant 80 °C 10 °C
meestroom
warme kant 90 °C 55 °C
koude kant 10 °C 45 °C

In beide gevallen is het temperatuurverschil minimaal 10 °C, maar de overdracht (opwarming en afkoeling) bij tegenstroom is 70 °C, terwijl die bij meestroom maar 35 °C is.

Voorbeelden[bewerken]