Tegenstroomprincipe

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

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.

voorbeeld met cijfers

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

Voorbeelden

• Koeltoren
• Liebigkoeler
• Radiator
• Warmtewisselaar
• Lus van Henle (in de nier)
• Placenta
• Kieuwen