بافل چیست ، انواع و کاربرد آن در مبدل های حرارتی

هدف اصلی بافل ها ایجاد مسیری است که سطح تماس سیالات را افزایش داده و انتقال حرارت را بهبود بخشد. در این مقاله بیشتر با اهمیت و کاربرد آن آشنا می شویم.

بافل چیست؟

بافل ها اجزای ضروری در مبدل های حرارتی صنعتی هستند که با هدایت جریان سیال و افزایش تلاطم، کارایی انتقال حرارت را بهبود می بخشند و از لوله ها پشتیبانی می کنند.

انواع بافل ها

انواع مختلفی از بافل ها برای بهبود ویژگی های جریان سیال و جلوگیری از حرکت مستقیم سیالات طراحی شده اند. در ادامه به معرفی انواع آن خواهیم پرداخت؛

تک بخشی

بافل های تک بخشی متداول ترین نوع در مبدل های حرارتی پوسته و لوله ای هستند. این ها اساساً صفحات نیم دایره ای هستند که به لوله ها متصل شده و سیال را وادار می کنند که به جای طول لوله ها به عرض آن ها جریان یابد. این جریان عرضی تلاطم سیال را افزایش داده و ضریب انتقال حرارت را بهبود می بخشد.

بیشتر بخوانید: انواع مبدل حرارتی

دو بخشی

بافل های دو بخشی دارای دو بخش هستند. آن ها برای توزیع یکنواخت تر جریان و کاهش افت فشار طراحی شده اند. دو بخشی ها در قطرهای بزرگ پوسته ای که تک بخشی ها ممکن است تلاطم کافی را فراهم نکنند، موثر هستند.

سه بخشی

بافل های سه بخشی که دارای سه بخش هستند، توزیع سیال بهتر و کاهش افت فشار بیشتری نسبت به تک بخشی و دو بخشی ها ارائه می دهند. این نوع به طور معمول در کاربردهای خاصی که نیاز به نرخ های انتقال حرارت بالا دارند، استفاده می شوند.

بیشتر بخوانید: مبدل حرارتی پوسته لوله، ویژگی و کاربردها

دیسک و دونات

این بافل ها از صفحات دیسکی و دوناتی متناوب تشکیل شده اند. این پیکربندی تلاطم بالایی ایجاد می کند که کارایی انتقال حرارت را بهبود می بخشد.

دیسک و دونات ها به خصوص در کاهش رسوب گیری موثر هستند، زیرا جریان آشفته رسوب ذرات را روی سطوح مبدل حرارتی کاهش می دهد.

سوراخ دار

بافل های سوراخ دار دارای سوراخ هایی هستند که اجازه می دهند سیال از طریق آن ها عبور کند. این طراحی تلاطم بالایی ایجاد کرده و با اختلال در جریان آرام، انتقال حرارت را بهبود می بخشد و اغلب در کاربردهایی که به حداکثر انتقال حرارت نیاز دارند، استفاده می شوند.

طولی

این بافل ها به موازات محور لوله قرار گرفته و بخش پوسته مبدل حرارتی را به چندین قسمت تقسیم می کنند. این پیکربندی سیال را وادار می کند که به صورت رفت و برگشتی در سراسر دسته لوله ها جریان یابد، سرعت سیال و تلاطم را افزایش داده و باعث بهبود انتقال حرارت می شود.

تفاوت های کلیدی بین انواع مختلف بافل ها چیست؟

انواع مختلف بافل ها (تک بخشی، دو بخشی، سه بخشی، دیسک و دونات، سوراخ دار، طولی) بسته به نیازهای خاص کاربردهای مختلف طراحی شده اند. هر یک از این انواع مزایای خود را دارند، مانند افزایش تلاطم، کاهش افت فشار و یا بهبود توزیع جریان

کاربردهای بافل ها در مبدل های حرارتی

در ادامه به مهم ترین کاربردهای بافل اشاره می کنیم؛

افزایش انتقال حرارت

عملکرد اصلی بافل ها در مبدل های حرارتی افزایش انتقال حرارت است. با تغییر جهت جریان سیال و افزایش تلاطم، بافل ها ضریب انتقال حرارت را به طور قابل توجهی بهبود می بخشند. این امر باعث می شود تبادل حرارت بین سیال و سطوح مبدل حرارتی به طور مؤثری بهبود یابد.

جلوگیری از رسوب گیری

بافل ها با ایجاد تلاطم مانع از رسوب گیری می شوند که به تجمع ذرات روی سطوح مبدل حرارتی کمک می کند. رسوب می تواند کارایی مبدل حرارتی را به طور قابل توجهی کاهش دهد.

نگهدارنده سازه

در مبدل های حرارتی پوسته و لوله ای، بافل ها پشتیبانی سازه ای برای لوله ها فراهم می کنند و مانع از لرزش و آسیب احتمالی می شوند. لرزش می تواند به دلیل جریان سیال رخ دهد و اگر به طور مناسب کنترل نشود، می تواند به شکست لوله ها منجر شود.

توزیع جریان

بافل ها توزیع یکنواخت جریان سیال در سراسر مبدل حرارتی را تضمین می کنند. این امر برای حفظ عملکرد بهینه ضروری است، زیرا توزیع نابرابر جریان می تواند به کاهش کارایی انتقال حرارت منجر شود.

ملاحظات طراحی بافل ها در مبدل های حرارتی

برش

برش بافل قسمتی از بافل است که برای اجازه دادن به عبور سیال برداشته می شود. این مقدار معمولاً به عنوان درصدی از قطر پوسته بیان می شود.

اندازه برش بافل ویژگی های انتقال حرارت و افت فشار مبدل حرارتی را به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار می دهد. برش بافل بزرگ تر، افت فشار را کاهش می دهد اما ممکن است کارایی انتقال حرارت را نیز کاهش دهد، در حالی که برش بافل کوچک تر، انتقال حرارت را افزایش می دهد اما افت فشار نیز بالاتر می رود.

فاصله

فاصله بافل به فاصله بین بافل های متوالی در طول مبدل حرارتی گفته می شود. فاصله بهینه بافل برای دستیابی به تعادل مطلوب بین انتقال حرارت و افت فشار بسیار مهم است.

فاصله کمتر بافل تلاطم سیال و انتقال حرارت را افزایش می دهد اما همچنین افت فشار را افزایش می دهد. فاصله بیشتر بافل افت فشار را کاهش می دهد اما ممکن است به تلاطم ناکافی و کاهش کارایی انتقال حرارت منجر شود.

جهت گیری

جهت گیری بافل ها در مبدل حرارتی می تواند افقی یا عمودی باشد. بافل های افقی معمولاً در مبدل های حرارتی افقی استفاده می شوند، در حالی که بافل های عمودی در مبدل های حرارتی عمودی استفاده می شوند. انتخاب جهت گیری بستگی به کاربرد خاص و ویژگی های جریان مورد نظر دارد.

جنس

جنس بافل ها باید با سیالات کاری و شرایط عملکردی مبدل حرارتی سازگار باشد. جنس رایج برای بافل ها شامل فولاد ضد زنگ، فولاد کربنی و آلیاژهای مختلف هستند. انتخاب مواد بر دوام، مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد کلی بافل ها تأثیر می گذارد.

ملاحظات بیشتر

عملکرد حرارتی

هدف اصلی از طراحی بافل در مبدل های حرارتی این است که عملکرد حرارتی را به حداکثر رسانده و افت فشار را به حداقل برساند. تلاطم ایجاد شده توسط بافل ها لایه مرزی سیال را مختل می کند و نرخ انتقال حرارت را بهبود می بخشد.

افت فشار

در حالی که افزایش تلاطم ناشی از بافل ها می تواند انتقال حرارت را بهبود بخشد، اما همچنین افت فشار در مبدل حرارتی را افزایش می دهد. مهندسان باید این دو عامل را به دقت متعادل کنند تا به عملکرد کارآمد مبدل حرارتی برسند.

آرایش انتها به انتها بافل

بافل ها می توانند در یک آرایش انتها به انتها قرار گیرند، جایی که به صورت موازی با یکدیگر در طول مبدل حرارتی قرار می گیرند. این آرایش در مبدل های حرارتی افقی رایج است و به حفظ الگوی جریان ثابت در سراسر مبدل کمک می کند.

پنجره بافل

پنجره بافل ناحیه ای است که سیال از طریق آن از یک بخش بافل به بخش دیگر عبور می کند. بهینه سازی اندازه و شکل پنجره بافل برای دستیابی به تعادل مطلوب بین انتقال حرارت و افت فشار ضروری است.

لرزش ناشی از جریان

بافل ها با فراهم کردن ساپورت سازه برای دسته لوله ها، به کاهش لرزش ناشی از جریان کمک می کنند. همچنین برای به حداقل رساندن لرزش برای جلوگیری از خرابی مکانیکی و افزایش عمر مفید مبدل حرارتی ضروری هستند.

کاربرد بافل در صنایع

صنعت پتروشیمی

در یک کارخانه پتروشیمی، مبدل های حرارتی برای بهینه سازی فرآیند ترک خوردگی نفت خام استفاده می شوند. مهندسان بافل های تک بخشی را برای افزایش تلاطم و انتقال حرارت، در حالی که افت فشار کنترل می شود، انتخاب می کنند. این بافل ها به طور بهینه فاصله گذاری شده اند تا جریان یکنواخت نفت خام را تضمین کرده و بازدهی را بهبود بخشند.

صنعت داروسازی

یک شرکت داروسازی که سیالات بسیار ویسکوز را پردازش می کند، ممکن است از آرایش بافل دو بخشی در مبدل های حرارتی خود استفاده کند. این پیکربندی افت فشار را کاهش می دهد و جریان مؤثر سیال از طریق مبدل، انتقال حرارت را بهبود بخشیده و کیفیت محصول را حفظ می کند.

بیشتر بخوانید: ویسکوزیته روغن چیست

صنعت غذا و نوشیدنی

در صنعت غذا و نوشیدنی، حفظ کنترل های دقیق دما برای کیفیت و ایمنی محصول حیاتی است. مبدل های حرارتی با بافل های دیسک و دونات می توانند برای حداقل کردن رسوب گیری و اطمینان از انتقال حرارت یکنواخت، که برای فرآیندهایی مانند پاستوریزاسیون ضروری است، استفاده شوند.

نتیجه گیری

بافل ها اجزای حیاتی در مبدل های حرارتی هستند که نقش مهمی در تغییر جهت جریان سیال، افزایش انتقال حرارت، جلوگیری از رسوب گیری، فراهم کردن حمایت ساختاری و تضمین توزیع یکنواخت جریان دارند.

طراحی و انتخاب بافل ها بستگی به عوامل مختلفی از جمله نوع مبدل حرارتی، سیالات پردازش شده و الزامات کاربردهای خاص دارد. درک انواع مختلف بافل ها و کاربردهای آن ها می تواند به بهینه سازی عملکرد مبدل های حرارتی در فرآیندهای صنعتی مختلف کمک کند و کارایی، قابلیت اطمینان و اثربخشی کلی را بهبود بخشد.

شما می توانید برای انتخاب گزینه مناسب پروژه و نیاز خود با مشاورین ما تماس بگیرید.

منابع:

/pharmaguides.in/baffles-in-heat-exchanger

سوالات متداول