چیدمان بافل (Baffle) های تاشو از نوع نردبانی در مبدل حرارتی پوسته و لوله

چیدمان بافل (Baffle) های تاشو از نوع نردبانی در مبدل حرارتی پوسته و لوله

مبدل حرارتی پوسته و لوله به عنوان یکی از اصلی ترین قطعات در صنعت های پالایش نفت، شیمیایی، نیروگاهی و … بازار بسیار گسترده ای دارد. این مبدل حرارتی به منظور انتقال گرما در بین دو جریان مایع یا گاز استفاده می شود. در مبدل حرارتی پوسته و لوله، جریان گرما دهنده به کمک لوله هایی که در داخل پوسته قرار دارند، انتقال داده می شود و با تماس با پوسته، گرمای خود را به پوسته منتقل می کند. جریان سرد کننده نیز از سمت پوسته و از طریق مسیر خارجی به داخل مبدل جریان پیدا کرده و با تماس با لوله ها، گرمایی که در آن ها جمع شده است را جذب می کند.

بافل چیست؟

یکی از مهمترین عواملی که در عملکرد مبدل حرارتی پوسته و لوله تاثیرگذار است، چیدمان بافل ها است. بافل ها از نوع نردبانی که در این نوع مبدل ها (پوسته و لوله) استفاده می شود، به دو صورت عمودی و افقی ساخته می شوند.

تیغه‌ای که در مسیر سیال قرار می‌گیرد و موجب تغییر جهت یا توقف تلاطم سیال می‌شود را بافل (Baffle) می‌گویند. بافل یکی از اجزا راکتورهای شیمیایی یا مبدل‌های حرارتی است که وظیفه ایجاد نوعی آشفتگی به منظور تغییر در شکل حرکت مایع در مخزن یا جلوگیری از سر ریز شدن مایع از داخل مخزن استفاده می‌شود.

وظایف بافل ها

بافل ها در مبدل های حرارتی دو وظيفه دارند: مهمترين وظيفه اينكه، آنها لوله ها را در كل مجموعه و بهره برداري از آن، در محل مناسب ثابت نگه مي دارند و از ارتعاشات ناشي از گردابه هاي بوجود آمده توسط جريان روي لوله ها جلوگيري مي كنند، و ثانياً آنها جريان برگشتي سمت پوسته را هدايت كرده و در امتداد ميدان لوله ها به پيش مي رانند و همچنين سرعت و ضريب انتقال حرارت را افزايش مي دهند.

طراحی و چیدمان بافل (Baffle) در مبدل حرارتی

از بافل ها در مبدل حرارتی پوسته و لوله استفاده می شود تا مایع را به طرف لوله هدایت کنند. می توانند از لرزش لوله‌ها جلوگیری کنند. متداول ترین نوع بافل، بافل سگمنتال است. بافل های قطعه ای نیم دایره ای در 180 درجه به سمت حفره های مجاور جهت داده می شوند و مایعات را مجبور به جریان به سمت بالا و پایین بین بسته های لوله می کنند (با توجه به عمودی یا افقی بودن بافل). فاصله بافل هنگام طراحی مبدل حرارتی پوسته و لوله از ترمودینامیکی زیادی برخوردار است.

روش چیدمان بافل ها در مبدل حرارتی پوسته و لوله، به طور مستقیم بر کارایی و عملکرد مبدل حرارتی تاثیر می گذارد. به همین دلیل، انتخاب درست نوع بافل و چیدمان آن ها، بسیار مهم است. در انتخاب بافل، باید به عواملی مانند جریان سرد کننده، جریان گرما دهنده، فشار، دما و … توجه کرد و پس از آن بافل تاشو مناسب را انتخاب کرد. در نهایت نیز بافل ها از نوع نردبانی به صورتی چیده می شوند که جریان سرد کننده با حداکثر سرعت از میان آن ها عبور کند و تمام سطح لوله ها با جریان سرد کننده، دارای تماس باشد.

مقایسه بافل افقی و عمودی در مبدل حرارتی پوسته و لوله

و اما در ادامه مقایسه‌ای جامع بین بافل افقی و عمودی در مبدل حرارتی پوسته و لوله را ارائه خواهیم داد.

بافل افقی

در بافل افقی، لوله‌های مبدل حرارتی واقع در داخل جعبه پوسته و لوله، از طریق چندین فضای خالی به صورت افقی قرار می‌گیرند. این فضاهای خالی باعث افزایش سطح تماس بین لوله‌ها و مواد جانبی می‌شوند در نتیجه کارایی مبدل حرارتی را بالا می برند. همچنین، در بافل افقی، جریان سیال به طور عمودی از بالا به پایین گردش دارد. این باعث می‌شود که جریان سیال به خوبی توزیع شود و از تشکیل برخی نقاط سرد در مبدل حرارتی جلوگیری شود. بافل افقی احتمال خطر ترک خوردن لوله‌ها به دلیل انقباض و انبساط حرارتی را کاهش می دهد و همچنین عملیات تمیز کردن این بافل بسیار آسان تر است. با این حال، در بافل افقی، جریان سیال به دلیل شیب لوله‌ها به شدت محدود می‌شود و این باعث می‌شود که ضریب انتقال حرارتی به طور قابل توجهی کاهش یابد.

بافل عمودی

در بافل عمودی، لوله‌های مبدل حرارتی به صورت عمودی در داخل پوسته قرار می‌گیرند و به وسیله بسترهای عمودی در هم‌فشرده شده‌اند. در این نوع بافل، جریان سیال به صورت افقی از یک طرف وارد مبدل حرارتی شده و از طرف دیگر خارج می‌شود. این باعث می‌شود که جریان سیال به خوبی توزیع شود و ضریب انتقال حرارتی بهبود یابد. بافل عمودی به دلیل اینکه به صورت عمودی است، جریان سیال به خوبی در این نقاط انجام می شود. همچنین بافل عمودی، ضد خوردگی دارد و دارای عمر طولانی‌تری است.

مقایسه بافل عمودی و افقی
مقایسه بافل عمودی و افقی

نتیجه گیری

همانطور که مشاهده کردید، بافل افقی و عمودی هر کدام دارای مزایا و معایب خود هستند. انتخاب نوع بافل مناسب بسته به نیاز سیستم، می‌تواند به بهبود کارایی سیستم و کاهش هزینه‌ها کمک کند. اگر سیستم شما نیاز به ضریب انتقال حرارتی بالا و عملکرد بهتری دارد، بافل افقی مناسب است. اگر سیستم شما به دنبال هزینه‌های کمتر و عمر طولانی‌تر است، بافل عمودی بهترین گزینه است.

در نهایت، برای انتخاب نوع بافل مناسب، بهتر است با متخصصین و مشاوران یارا مبدل مشورت کنید.

ارسال نظر

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.