Baffle หรือ Baffle Plate (แผ่นกั้น) คืออะไร ทำหน้าที่อะไร

Baffle หรือ Baffle Plate (แผ่นกั้น) คืออะไร?

Baffle หรือ Baffle Plate ( แผ่นกั้น ) คือ แผ่นที่ควบคุมทิศทางการไหล ในบทความนี้จะกล่าวถึง Baffle plate ( แผ่นกั้น ) ที่อยู่ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบ shell and tube เป็นหลัก และยังช่วยเป็นตัวรองรับท่อ (Support) โดยแผ่นกั้น (Balffle) เพื่อลดแรงสั่นสะเทือนของของเหลวที่ไหลเวียนผ่าน ซึ่งอาจส่งผลที่ท่อก่อเกิดเสียสีและทำให้เกิดการรั่วซึมในที่สุดและเพื่อเพิ่มการถ่ายเทความร้อนโดยกำหนดทิศทางการไหลของของไหลในท่อ (Fluid in Shell side) นอกจากนี้ยังทำหน้าที่ในการรักษาความเร็วของของไหล (Velocity) ในการใส่แผ่นกั้น (Baffler) ด้วย

Baffle Plate (แผ่นกั้น) ใช้ในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน ชนิดใด

Baffle plate ( แผ่นกั้น ) เป็นส่วนสำคัญในการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเย็น (Heat Exchanger) ที่อยู่ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบ shell and tube ทำหน้าที่เป็นแผ่นบังคับทิศทางการ ไหลของของไหลฝั่งท่อ (Shell side)ซึ่งตัวแปรสำคัญที่ใช้ในการคำนวณแผ่นกั้น (Baffle)

Baffle หรือ Baffle Plate (แผ่นกั้น) การใช้งาน

วัสดุที่ใช้ทำแผ่นกั้น (Baffle) วัสดุที่ใช้สำหรับทำแผ่นกั้นต้องพิจาณาจากสารของไหลฝั่งท่อ(Shell side) ว่าต้องไม่ทำปฏิกิริยาการกัดกร่อนกับสารดังกล่าว โดยวัสดุที่มีใช้ทั่วไป เช่น เหล็ก และ สแตนเลส เป็นต้น
จำนวนแผ่นกั้น (Baffle) ซึ่งจำนวนแผ่นจะสัมพันธ์กับค่าอัตราการไหลของของไหลฝั่งท่อ(Flow rate of Fluid in Shell side) หากใส่จำนวนแผ่นกั้น (baffler) มากเกินไปจะส่งผลต่อค่าแรงดันตกคร่อม (Pressure drop) ที่อาจสูญเสียในระบบได้ และหากใส่น้อยเกินไปจะส่งผลต่อค่าประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
ระยะระหว่างแผ่นกั้น (Distance between baffle plate) ซึ่งในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนนี้ ระยะระหว่างแผ่นกั้นต้องมีความเหมาะสม ซึ่งจะสัมพันธ์กับอัตราการไหลของของไหลฝั่งท่อ(Flow rate) และค่าแรงดันตก (Pressure drop)
การตั้งแผ่นกั้น (Buffle Cut) คือ ตัวเลขที่แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ (%) โดยแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ (Shell) ซึ่งไม่มีแผ่นกั้น (Baffles) และถูกกำหนดให้เป็นความสูงของส่วนที่ถูกตัดในแต่ละแผ่นกั้นเพื่อให้ของเหลวฝั่งท่อ (Fluid in Shell side) ไหลผ่านแผ่นกั้น (Baffles)

ค่าปกติของการตัดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ (Shell) คือประมาณ 20% ถึง 40% จะใช้ในการออกแบบตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบ Shell and tube heat exchanger ยิ่งการตัดยิ่งใหญ่เท่าใด แรงดันตกคร่อม (Pressure Drop)ก็จะต่ำลง อย่างไรก็ตามหากตัดใหญ่เกินไปจะส่งผลเสียต่อการถ่ายเทความร้อนเนื่องจากการไหลที่มีการกระจายไม่ดี เนื่องจากช่องว่างใหญ่เกินไป ซึ่งส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนลดลง ด้วยการตัดที่เล็กกว่า แรงดันตกคร่อม (Pressure Drop) จะสูงขึ้น และค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนก็สูงขึ้นด้วย

Baffle Plate (แผ่นกั้น) มีกี่ประเภท

Baffle plate ( แผ่นกั้น ) เป็นส่วนสำคัญในการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเย็น (Heat Exchanger) ซึ่งในปัจจุบันแผ่นกั้น (Baffle) ถูกออกแบบมาหลายประเภท เช่น

Segmental baffles

แผ่นกั้นแบบแบ่งส่วน (Segmental Baffles) แผ่นกั้นประเภทนี้สามารถแบบได้เป็นหลายแบบ เช่น แผ่นกั้นแบบเดียว (Single segmental baffles) , แผ่นกั้นแบบคู่ (Double segmental bafflers) และแผ่นกั้นแบบสามส่วน (Tripple segmental bafflers) ซึ่งโดยปกติแผ่นกั้น (Baffles) ที่ได้รับความนิยมคือแบบแผ่นกั้นแบบเดียว (Single segmental baffles) และแผ่นกั้นแบบคู่ (Double segmental bafflers) เนื่องจากสามารถควบคุมการเปลี่ยนทิศทางของไหลผ่านท่อ (Shell) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

Disk and Doughnut baffles

แผ่นกั้นแบบแผ่นดิสก์และแบบโดนัท (Disk and Donghnut Bafflers) มีลักษณะแผ่นกั้น (Baffle) เป็นวงแหวนรอบนอกคล้ายโดนัท (Donut) และจานด้านใน (Disk) สลับกันซึ่งกำหนดทิศทางการไหลในแนวรัศมีผ่านภายในท่อ (Shell)