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심폐소생술에 사용되는 교차흐름 열교환기

A cross-flow heat exchanger in a cardiopulmonary context, such as during cardiopulmonary bypass (CPB) procedures, is a critical component used to regulate a patient’s blood temperature. These devices are commonly integrated into heart-lung machines to warm or cool blood as it’s circulated outside the body during open-heart surgeries or other procedures requiring temporary heart and lung support.

작동 원리

In a cross-flow heat exchanger, two fluids—typically blood and a heat transfer medium (like water)—flow perpendicular to each other, separated by a solid surface (e.g., metal or polymer plates/tubes) that facilitates heat transfer without mixing the fluids. The design maximizes heat exchange efficiency while maintaining biocompatibility and minimizing blood trauma.

Blood Flow Path: Oxygenated blood from the heart-lung machine flows through one set of channels or tubes.

Water Flow Path: Temperature-controlled water flows through an adjacent set of channels in a perpendicular direction, either warming or cooling the blood depending on the clinical need (e.g., inducing hypothermia or rewarming).

열전달: The temperature gradient between the blood and water drives heat exchange through the conductive surface. The cross-flow arrangement ensures a high heat transfer rate due to the constant temperature difference across the exchanger.

Key Features

Biocompatibility: Materials (e.g., stainless steel, aluminum, or medical-grade polymers) are chosen to prevent clotting, hemolysis, or immune reactions.

Compact Design: Cross-flow exchangers are space-efficient, crucial for integration into CPB circuits.

Efficiency: The perpendicular flow maximizes the temperature gradient, improving heat transfer compared to parallel-flow designs.

Sterility: The system is sealed to prevent contamination, with disposable components often used for single-patient procedures.

Control: Paired with a heater-cooler unit, the exchanger maintains precise blood temperature (e.g., 28–32°C for hypothermia, 36–37°C for normothermia).

Applications in Cardiopulmonary Procedures

Hypothermia Induction: During CPB, the blood is cooled to reduce metabolic demand, protecting organs like the brain and heart during reduced circulation.

Rewarming: After surgery, the blood is gradually warmed to restore normal body temperature without causing thermal stress.

Temperature Regulation: Maintains stable blood temperature in extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) or other long-term circulatory support systems.

Design Considerations

Surface Area: Larger surface areas improve heat transfer but must balance with minimizing priming volume (the amount of fluid needed to fill the circuit).

Flow Rates: Blood flow must be turbulent enough for efficient heat transfer but not so high as to damage red blood cells.

Pressure Drop: The design minimizes resistance to blood flow to avoid excessive pump pressure.

Infection Control: Stagnant water in heater-cooler units can harbor bacteria (e.g., Mycobacterium chimaera), necessitating strict maintenance protocols.

Example

A typical cross-flow heat exchanger in a CPB circuit might consist of a bundle of thin-walled tubes through which blood flows, surrounded by a water jacket where temperature-controlled water circulates in a perpendicular direction. The exchanger is connected to a heater-cooler unit that adjusts water temperature based on real-time feedback from the patient’s core temperature.

Challenges and Risks

Hemolysis: Excessive shear stress from turbulent flow can damage blood cells.

Thrombogenicity: Surface interactions may trigger clot formation, requiring anticoagulation (e.g., heparin).

Air Embolism: Improper priming can introduce air bubbles, a serious risk during bypass.

Infections: Contaminated water in heater-cooler units has been linked to rare but severe infections.

역류형 열교환기는 어떻게 작동하나요?

대향류 열교환기에서는 두 개의 인접한 알루미늄 판이 공기가 통과할 수 있는 통로를 만듭니다. 공급 공기는 판의 한쪽 면을 통과하고 배출 공기는 반대쪽 면을 통과합니다. 공기 흐름은 직교류 열교환기처럼 수직이 아닌 평행한 알루미늄 판을 따라 서로 통과합니다. 배출 공기의 열은 판을 통해 따뜻한 공기에서 차가운 공기로 전달됩니다.
때때로 배기 공기는 습기와 오염 물질로 오염되지만, 공기 흐름은 판형 열교환기와 섞이지 않아 공급 공기는 신선하고 깨끗합니다.

환기 및 에너지 절약 엔지니어링에서 공기 대 공기 열교환기 활용

공기-공기 열교환기의 핵심 기능은 두 기류를 직접 혼합하지 않고 열교환을 통해 배기(실내 배기)에 포함된 잔류열을 신선한 공기(실외 흡입 공기)로 전달하는 것입니다. 전체 과정은 다음과 같이 열전도 및 에너지 보존 원리에 기반합니다.

배기 폐열 포집:
실내로 배출되는 공기(배기)에는 일반적으로 많은 양의 열(겨울에는 따뜻한 공기, 여름에는 차가운 공기)이 포함되어 있는데, 이 열은 그렇지 않으면 바로 외부로 방출됩니다.
배기 공기는 열교환기의 한쪽을 통과하면서 열교환기의 열전도 물질로 열을 전달합니다.
열전달:
공기 대 공기 열교환기는 일반적으로 열전도도가 좋은 금속판, 관 묶음 또는 열 파이프로 구성됩니다.
신선한 공기(외부에서 유입된 공기)는 열교환기의 반대쪽으로 흐르면서 배출측의 열과 간접적으로 접촉하고, 열교환기 벽을 통해 열을 흡수합니다.
겨울에는 신선한 공기가 예열되고, 여름에는 신선한 공기가 예냉됩니다(배기가 에어컨인 경우 차가운 공기).
에너지 회수 및 보존:
신선한 공기를 예열 또는 예냉함으로써 후속 난방 또는 냉방 장비의 에너지 소비를 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 겨울철 실외 온도가 0°C이고 배기 온도가 20°C일 경우, 열교환기를 통과한 후 신선한 공기 온도가 15°C까지 상승할 수 있습니다. 이렇게 하면 난방 시스템은 0°C에서 시작하는 대신, 15°C에서 목표 온도까지 신선한 공기를 가열하기만 하면 됩니다.
공기 흐름 분리:
열교환기에서는 배기 공기와 신선한 공기가 서로 다른 채널을 통해 흐르므로 교차 오염을 방지하고 실내 공기 질을 보장합니다.
기술적 과정
배기 수집: 실내 배기 가스는 환기 시스템(예: 배기 팬)을 통해 공기 대 공기 열교환기로 유도됩니다.
신선한 공기 유입: 외부의 신선한 공기가 신선한 공기 덕트를 통해 열교환기의 반대쪽으로 유입됩니다.
열교환: 열교환기 내부에서 배기 공기와 신선한 공기는 분리된 채널에서 열을 교환합니다.
신선한 공기 처리: 예열된(또는 미리 냉각된) 신선한 공기가 에어컨 시스템으로 들어오거나 실내로 직접 보내지며, 필요에 따라 온도나 습도가 추가로 조정됩니다.
배기가스 배출: 열교환이 완료된 후 배기온도가 낮아지고 최종적으로 외부로 배출됩니다.
공기 대 공기 열교환기의 유형
판형 열교환기: 여러 겹의 얇은 판으로 구성되며, 인접한 채널에서 배기 공기와 신선한 공기가 반대 방향이나 교차 방향으로 흐르므로 효율이 높습니다.
휠 열교환기: 회전하는 열 바퀴를 사용하여 배기열을 흡수하고 신선한 공기로 전달하며, 대용량 시스템에 적합합니다.
히트파이프 열교환기: 히트파이프 내부의 작동 유체의 증발과 응축을 이용하여 열을 전달하며, 온도 차이가 큰 경우에 적합합니다.
이점
에너지 절약: 70%-90%의 배기 폐열을 회수하여 난방 또는 냉방 에너지 소비를 크게 줄입니다.
환경 보호: 에너지 소비를 줄이고 탄소 배출량을 줄입니다.
편안함 향상: 차갑거나 뜨거운 신선한 공기가 직접 유입되는 것을 피하고 실내 환경을 개선하세요.

공기-공기 열교환기가 내장된 광산 배기 열 추출 상자

광산 배기열 추출 상자에 내장된 공기-공기 열교환기는 광산 배기 공기에서 폐열을 회수하도록 특별히 설계된 장치입니다. 광산 배기는 광산에서 배출되는 저온 고습의 폐가스를 의미하며, 일반적으로 일정량의 열을 함유하고 있지만, 전통적으로 활용되지 않고 직접 배출됩니다. 이 장치는 내장된 공기-공기 열교환기(즉, 공기-공기 열교환기)를 사용하여 배기 공기의 열을 다른 차가운 공기 흐름으로 전달함으로써 폐열 회수라는 목표를 달성합니다.

작동 원리
공기 유입 부족: 광산의 공기 부족은 환기 시스템을 통해 열 추출 상자로 유입됩니다. 배출 공기의 온도는 일반적으로 약 20℃(구체적인 온도는 광산의 깊이와 환경에 따라 다름)이며, 습도는 비교적 높습니다.
공기 대 공기 열교환기의 기능: 내장된 공기 대 공기 열교환기는 일반적으로 판형 또는 관형 구조를 채택하며, 배출 공기와 냉기는 열교환기 내부의 칸막이를 통해 열을 교환합니다. 바람이 없는 곳에서 발생하는 열은 냉기로 전달되며, 두 기류는 직접 혼합되지 않습니다.
열 출력: 열 교환으로 가열된 후, 차가운 공기는 광산 공기 유입구의 동결 방지, 광산 지역 건물 난방 또는 생활용 온수에 사용할 수 있으며, 배출 공기는 열을 방출한 후 더 낮은 온도로 배출됩니다.
특징 및 장점
효율적이고 에너지 절약적입니다. 공기 대 공기 열교환기는 추가 작동 유체가 필요 없으며, 공기 대 공기 열전달을 직접 활용합니다. 구조가 간단하고 운영 비용이 저렴합니다.
환경 친화성: 배출열을 재활용하고 에너지 낭비를 줄임으로써 녹색 및 저탄소 개발 요구 사항을 충족합니다.
뛰어난 적응성: 이 장비는 광산 배기가스 유량 및 온도에 맞춰 맞춤 설계가 가능하여 다양한 규모의 광산에 적합합니다.
쉬운 유지관리: 히트파이프나 히트펌프 시스템에 비해 공기 대 공기 열교환기는 구조가 비교적 간단하고 유지관리가 덜 필요합니다.
애플리케이션 시나리오
유정두의 동결 방지: 회수된 열을 사용하여 광산 공기 흡입구를 가열하고 겨울철 동결을 방지합니다.
건물 난방: 광산 지역 내 사무실 건물, 기숙사 등에 난방을 제공합니다.
온수 공급: 후속 시스템과 결합하여 광산 지역의 생활용 온수를 위한 열원을 제공합니다.
지침
습기 처리: 배기 공기의 습도가 높기 때문에 열교환기는 응축수 축적 문제에 직면할 수 있으며 배수 시스템이나 부식 방지 재료를 설계해야 합니다.
열전달 효율: 공기 대 공기 열교환기의 효율은 공기의 비열과 온도차에 의해 제한되며, 회수되는 열은 히트펌프 시스템만큼 높지 않을 수 있지만, 그 장점은 구조가 간단하다는 것입니다.

Rotary heat exchanger manufacturers

There are several well-known rotary heat exchanger manufacturers that provide high-efficiency solutions for HVAC, industrial, and energy recovery applications. Below are some leading companies:

1. Global Rotary Heat Exchanger Manufacturers

✅ Heatex (Sweden) – Specializes in air-to-air rotary and plate heat exchangers for HVAC and industrial applications.
✅ Klingenburg GmbH (Germany) – Offers rotary heat exchangers with advanced coatings for high humidity and corrosive environments.
✅ Seibu Giken (Japan) – Known for its desiccant rotors and energy recovery wheels, ideal for pharmaceutical and cleanroom applications.
✅ FläktGroup (Germany) – Supplies energy-efficient rotary heat exchangers for large commercial and industrial buildings.
✅ REC Air Handling (Netherlands) – Provides customizable rotary heat exchangers for HVAC and industrial heat recovery.

2. China-Based Rotary Heat Exchanger Manufacturers

✅ Hoval – Specializes in plate and rotary heat exchangers for HVAC and industrial processes.
✅ Holtop – Manufactures energy recovery ventilation (ERV) systems with rotary heat exchangers.
✅ Zibo Qiyu – Offers aluminum-based rotary heat exchangers for air handling systems.
✅ Shanghai Shenglin – Produces rotary wheels for air-to-air heat recovery applications.

3. Key Features to Consider

✔ Material – Aluminum, coated surfaces (for corrosion resistance), or desiccant-coated wheels (for humidity control).
✔ Efficiency – High heat recovery efficiency (up to 85%) for energy savings.
✔ Application – Industrial HVAC, cleanrooms, pharmaceutical, or general ventilation.
✔ Customization – Size, coatings, and integration with existing systems.

가마 폐열 회수 및 재사용 시스템 - 가스 스테인리스 스틸 교차 흐름 열교환기 계획

The kiln waste heat recovery and reuse system aims to fully utilize the high-temperature heat in the kiln exhaust gas, and achieve a win-win situation of energy conservation and environmental protection through gas stainless steel cross flow heat exchangers. The core of this solution lies in the use of a stainless steel cross flow heat exchanger, which efficiently exchanges heat between high-temperature exhaust gas and cold air, generating hot air that can be reused.

Working principle: The exhaust gas and cold air flow in a cross flow manner inside the heat exchanger and transfer heat through the stainless steel plate wall. After releasing heat from exhaust gas, it is discharged. Cold air absorbs the heat and heats up into hot air, which is suitable for scenarios such as assisting combustion, preheating materials, or heating.

장점:

Efficient heat transfer: The cross flow design ensures a heat transfer efficiency of 60% -80%.
Strong durability: Stainless steel material is resistant to high temperatures and corrosion, and can adapt to complex exhaust environments.
Flexible application: Hot air can be directly fed back to the kiln or used for other processes, with significant energy savings.
System process: Kiln exhaust gas → Pre treatment (such as dust removal) → Stainless steel heat exchanger → Hot air output → Secondary utilization.

This solution is simple and reliable, with a short investment return cycle, making it an ideal choice for kiln waste heat recovery, helping enterprises reduce energy consumption and improve efficiency.

ZiBo QiYu 제조업체

ZIBO QIYU AIR CONDITION ENERGY RECOVERY EQUIPMENT CO., LTD. We have kinds of air to air heat exchangers, such as AHU, HRV, heat tube heat exchangers, rotary heat exchangers, steam heating coil, surface air cooler.

All these products can be customized, you just need to tell me your requirements, and we have professional model selection software, we can help you choose the most suitable model.

If you're interested in our products, you can look through our website to get further information.

Website:https://www.huanrexi.com

가축 환기에 공기-공기 열 회수 교환기의 적용

그만큼 공기 대 공기 열 회수 교환기 에너지 효율을 높이고 최적의 실내 환경을 유지함으로써 가축 환기 산업에서 중요한 역할을 합니다. 배기 공기의 폐열을 회수하도록 설계된 이 열교환기는 축사에서 배출되는 따뜻하고 탁한 공기의 열에너지를 유입되는 신선하고 차가운 공기로 전달하며, 두 공기가 섞이지 않습니다. 일관된 온도 조절과 공기질이 중요한 양계장, 돼지 축사 및 기타 사육 환경에서, 이 열교환기는 겨울철에는 신선한 공기를 예열하여 난방비를 절감하고, 여름철에는 효과적인 열 조절을 통해 열 스트레스를 완화합니다. 일반적으로 알루미늄이나 스테인리스 스틸과 같은 내식성 소재로 제작되어 가축 사육 환경에서 흔히 발생하는 습하고 암모니아가 풍부한 환경을 견뎌냅니다. 환기 시스템에 통합되면 이 열교환기는 에너지 소비를 줄일 뿐만 아니라 지속 가능한 농업 관행을 지원하여 동물 복지와 운영 효율성을 보장합니다. 특히 비용 효율성과 환경적 책임의 균형을 추구하는 대규모 사육 환경에서 매우 유용합니다.

중국산 판형 열 회수 교환기

열교환기는 주로 알루미늄 호일, 스테인리스 스틸 호일 또는 폴리머와 같은 재료로 제작됩니다. 알루미늄 호일로 격리된 공기 흐름과 반대 방향으로 흐르는 공기 흐름 사이에 온도 차이가 발생하면 열전달이 발생하여 에너지를 회수합니다. 공기 대 공기 열교환기를 사용하면 배기가스의 열을 이용하여 신선한 공기를 예열하여 에너지 절약 목표를 달성할 수 있습니다. 이 열교환기는 특수한 점 표면 조합 밀봉 공정을 채택하여 긴 수명, 높은 온도 전도성, 무침투성, 배기가스 투과로 인한 2차 오염을 방지합니다.

Application of Cross Flow Heat Exchanger in Indirect Evaporative Cooling System of Data Center

데이터센터 간접 증발 냉각 시스템에 교차흐름 열교환기 적용

The application of cross flow heat exchangers in Indirect Evaporative Cooling (IDEC) systems in data centers is mainly reflected in efficient heat exchange, reducing energy consumption, and improving data center cooling efficiency. Here are its key roles and advantages:

Basic working principle
Cross flow heat exchanger is a type of heat exchange device whose structure allows two streams of air to cross each other while maintaining physical isolation. In indirect evaporative cooling systems in data centers, it is typically used for heat exchange between cooling air and outdoor ambient air without direct mixing.
The workflow is as follows:
The primary air (data center return air) exchanges heat with the secondary air (external ambient air) through one side of the heat exchanger.
The secondary air evaporates and cools in the humidification section, reducing its own temperature, and then absorbs heat in the heat exchanger to cool the primary air.
After the primary air is cooled down, it is sent back to the data center to cool down the IT equipment.
The secondary air is ultimately discharged outdoors without entering the interior of the data center, thus avoiding the risk of pollution.

Advantages in Data Centers
(1) Efficient and energy-saving, reducing cooling demand
Reduce cooling load: By using cross flow heat exchangers, data centers can utilize external air cooling instead of relying on traditional mechanical refrigeration (such as compressors).
Improve PUE (Power Usage Effectiveness): Reduce the operating time of mechanical cooling equipment, lower energy consumption, and make PUE values closer to the ideal state (below 1.2).
(2) Completely physically isolated to avoid contamination
Cross flow heat exchangers can ensure that outdoor air does not come into direct contact with the air inside the data center, avoiding pollution, dust, or humidity affecting IT equipment. They are suitable for data centers with high air quality requirements.
(3) Suitable for various climatic conditions
In dry or warm climates, indirect evaporative cooling systems are particularly effective and can significantly reduce the cooling costs of data centers.
Even in areas with high humidity, optimizing the design of heat exchangers can improve heat exchange efficiency.
(4) Reduce water resource consumption
Compared to direct evaporative cooling (DEC), indirect evaporative cooling does not require direct spraying of water into the air of the data center, but rather indirect cooling through a heat exchanger, thus reducing water loss.

Applicable scenarios
Cross flow heat exchangers are widely used in the following types of data centers:
Hyperscale Data Center: Requires efficient and energy-saving cooling solutions to reduce operating costs.
Cloud computing data center: requires high PUE values and seeks more sustainable cooling methods.
Edge Data Center: typically located in harsh environments, requiring efficient and low maintenance cooling systems.

Challenge and Optimization Plan
Heat exchanger size and efficiency: Larger cross flow heat exchangers can improve heat exchange efficiency, but they also increase the footprint, so optimization design is needed, such as using aluminum or composite material heat exchangers to improve heat exchange efficiency.
Scaling and maintenance: Due to humidity changes, heat exchangers may experience scaling issues, requiring regular cleaning and the use of corrosion-resistant coatings to extend their lifespan.
Control system optimization: Combined with intelligent control, dynamically adjust the working mode of the heat exchanger based on external environmental temperature, humidity, and data center load conditions to improve system adaptability.

Future Development Trends
New efficient heat exchange materials, such as nano coated heat exchangers, further improve heat exchange efficiency.
Combined with AI intelligent control system, dynamically adjust the heat exchange according to the real-time load of the data center.
Combining liquid cooling technology to further improve heat dissipation efficiency in high-density server rooms.

Cross flow heat exchangers play an important role in the indirect evaporative cooling system of data centers, providing efficient heat transfer, reducing energy consumption, minimizing pollution, and improving equipment reliability. They are currently one of the important technologies in the field of data center cooling, especially suitable for large-scale, high-efficiency data centers.

산업 정화 열 회수

작성자 아카이브 샤오하이