بافل مبدل حرارتی پوسته و لوله

بافل مبدل حرارتی پوسته و لوله:
سِپَرک یا «بافل» (Baffle)، قطعه ای درون محفظه مبدل حرارتی پوسته و لوله است که به منظور نگهداری لوله و هدایت جریان مورد استفاده قرار می گیرد. کاربردهای بافل عبارت هستند از:

• نگهداری لوله ها در محل مناسب طی مراحل ساخت و اجرا به منظور جلوگیری از ارتعاش لوله ها بر اثر جریان های متلاطم.
• هدایت رفت و برگشتی سیال سمت پوسته در راستای ناحیه دربرگیرنده لوله برای افزایش سرعت و ضریب انتقال حرارت.
• حفظ فاصله بین لوله ها.

بافل کات:
برش بافل یا «بافل کات» (Baffle Cut)، بخشی است که در آن، جهت جریان سیال، موازی با محور لوله ها می شود. طول بهینه برای این بخش، حدود 25 درصد از قطر پوسته است. طراحی برش بافل با طول کمتر یا بیشتر، سیال سمت لوله را با مشکلاتی نظیر اغتشاش جریان، تشکیل ناحیه مرده پشت بافل و افت فشار بیش از حد مواجه می کند.

گام بافل:
فاصله بین بافل ها با عنوان گام بافل شناخته می شود. گام و برش بافل بر روی سرعت جریان، نرخ انتقال حرارت و افت فشار تأثیر می گذارند. تعیین این دو پارامتر در حین طراحی مبدل و به منظور دستیابی به حداکثر سرعت و نرخ انتقال حرارت ممکن با توجه به افت فشار مجاز صورت می گیرد.

در صورت طراحی مناسب گام، مساحت نواحی جریان آزاد در فاصله بین لبه بافل تا پوسته و دسته لوله ها تقریبا برابر می شوند.

انواع بافل:
یکی از معیارهای تقسیم بندی بافل ها در مبدل های حرارتی پوسته و لوله، جهت برش آن ها است. در مبدل های حرارتی افقی، جهت گیری برش بافل اهمیت دارد. در صورت محسوس بودن حرارت و عدم تغییر فاز سیال سمت پوسته، برش بافل باید به صورت افقی باشد.

در این پیکربندی مسیر، حرکت سیال در جهت بالا و پایین، از لایه بندی سیال (تجمع سیال گرم تر در بالا و سیال سردتر در پایین) جلوگیری می کند. برای میعان سیال سمت پوسته، بافل کات به صورت عمودی و برای سیال در حال جوش سمت پوسته، برش بافل از نوع افقی یا عمودی است.

در بسیاری از سیالات گازی پرسرعت، پیکربندی بافل با یک قطعه می تواند باعث افزایش قابل توجه افت فشار شود.

یکی از روش های رفع این مشکل، استفاده از بافل های چند بخشی است (ردیف میانی و پایینی در تصویر بالا). در تجهیزات بسیار بزرگ، امکان استفاده از پیکربندی سه تکه ای و حتی میله ای بافل وجود دارد. نکته مهم در به کارگیری انواع بافل، رعایت موقعیت مناسب لوله ها و گام آن ها است. از دیگر انواع بافل برای شرایط خاص می توان به بافل های مارپیچی، EM (فلز انبساطی) و عرضی است.

میله های نگهدارنده:
میله های نگهدارنده، قطعاتی هستند که به منظور نگهداری اجزای بافل در کنار یکدیگر و حفظ گام بافل مورد استفاده قرار می گیرند. یک طرف میله های نگهدارنده به صفحه لوله و طرف دیگر آن ها به آخرین بافل فیکس می شود. به منظور حفظ گام، بافل ها بر روی قطعاتی با عنوان اسپیسر قرار می گیرند. حداقل تعداد میله نگهدارنده و اسپیسر، به قطر پوسته و ابعاد میله ها بستگی دارد.