Baffles¶
Samenvatting¶
Baffles zijn verticale platen die aan de binnenwand van een mengtank worden gemonteerd. Hun belangrijkste functie is het voorkomen van een draaikolk (vortex) en het verbeteren van de stroming in de tank. Zonder baffles zal een groot deel van de vloeistof meedraaien met de impeller, waardoor de mengwerking sterk afneemt.
Door baffles toe te passen wordt de rotatie van de vloeistof omgezet in een effectieve circulatie door de volledige tank. Hierdoor verbeteren de mengprestaties, wordt de warmteoverdracht efficiënter en kunnen vaste stoffen beter in suspensie worden gehouden.
Binnen Jongia vormen baffles een belangrijk onderdeel van veel menginstallaties en worden zij meegenomen in de engineering van zowel de tank als de impeller.
Theorie¶
Wat zijn baffles?¶
Baffles zijn vaste platen die verticaal tegen de binnenwand van een tank worden bevestigd.
Meestal worden:
- vier baffles;
- gelijkmatig verdeeld over de tankomtrek;
toegepast.
Hun afmetingen worden afgestemd op de diameter van de tank en het type mengproces.
Waarom zijn baffles nodig?¶
Wanneer een impeller draait zonder baffles, gaat de vloeistof vaak meedraaien.
Hierdoor ontstaat:
- een draaikolk (vortex);
- minder effectieve menging;
- minder circulatie;
- slechtere warmteoverdracht.
Een deel van het motorvermogen gaat dan verloren aan het ronddraaien van de volledige vloeistofmassa.
Baffles voorkomen dit verschijnsel.
Hoe werken baffles?¶
Baffles onderbreken de ronddraaiende beweging van de vloeistof.
Daardoor wordt de energie van de impeller omgezet in:
- axiale stroming;
- radiale stroming;
- turbulentie;
- circulatie.
Het resultaat is een veel efficiëntere menging.
Invloed op de stroming¶
Met baffles ontstaat:
- meer verticale circulatie;
- minder draaikolk;
- betere menging van de volledige tankinhoud.
Zonder baffles ontstaat juist een sterke tangentiële stroming waarbij het product voornamelijk ronddraait.
Voordelen¶
Het toepassen van baffles biedt verschillende voordelen.
- hogere mengefficiëntie;
- betere homogeniteit;
- minder luchtinslag;
- betere warmteoverdracht;
- effectiever suspenderen van vaste stoffen;
- kortere mengtijd.
Hierdoor worden baffles in veel menginstallaties standaard toegepast.
Toepassingen¶
Baffles worden veel gebruikt in:
- top entry mixers;
- gas inducing mixers;
- fermentoren;
- reactoren;
- procestanks;
- mengtanks.
Vooral bij laagviskeuze vloeistoffen zijn zij vaak onmisbaar.
Wanneer worden geen baffles gebruikt?¶
Er zijn ook situaties waarin bewust geen baffles worden toegepast.
Bijvoorbeeld:
- zeer hoogviskeuze producten;
- anchor mixers;
- helical ribbon mixers;
- conische mengers.
Bij deze processen ontstaat de gewenste mengwerking op een andere manier.
Afmetingen¶
De breedte van een baffle bedraagt vaak ongeveer:
8 tot 10% van de tankdiameter.
De exacte afmetingen zijn afhankelijk van:
- tankdiameter;
- impeller;
- viscositeit;
- procesdoel.
Ook de afstand tussen de baffle en de tankwand kan variëren om reiniging of productstroming te verbeteren.
Materialen¶
Baffles worden meestal vervaardigd uit hetzelfde materiaal als de tank.
Bijvoorbeeld:
- RVS 304;
- RVS 316L;
- Duplex;
- Hastelloy.
Bij hygiënische toepassingen worden de lassen zorgvuldig afgewerkt om productophoping te voorkomen.
Baffles en CFD¶
Bij complexe processen worden baffles meegenomen in CFD-simulaties (Computational Fluid Dynamics).
Hiermee kan worden onderzocht:
- hoe de vloeistof stroomt;
- waar dode zones ontstaan;
- hoe de mengtijd verandert;
- welke positie van de baffles optimaal is.
Dit helpt engineers om het ontwerp verder te optimaliseren.
Praktijk bij Jongia¶
Binnen Jongia worden baffles standaard meegenomen in de engineering van veel menginstallaties. De afmetingen, het aantal en de positie worden afgestemd op de tankgeometrie, de viscositeit van het product en het gekozen impellertype.
Bij installaties voor de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie wordt bovendien rekening gehouden met reinigbaarheid. Baffles worden zo ontworpen dat zij geschikt zijn voor CIP- en SIP-processen en geen dode ruimtes creëren waarin product kan achterblijven.
Door baffles al vroeg in het ontwerpproces mee te nemen, kan de mengprestatie aanzienlijk worden verbeterd zonder extra motorvermogen of grotere impellers toe te passen.
Veelgemaakte fouten¶
- Denken dat baffles alleen dienen om een draaikolk te voorkomen. Zij verbeteren ook de circulatie, warmteoverdracht en mengkwaliteit.
- Vergeten dat niet iedere tank baffles nodig heeft. Bij hoogviskeuze producten of speciale impellers kunnen baffles juist ongewenst zijn.
- Een standaardafmeting toepassen. De afmetingen van baffles moeten worden afgestemd op de tank en het proces.
- Geen rekening houden met reinigbaarheid. Slecht ontworpen baffles kunnen productophoping veroorzaken en het reinigen bemoeilijken.
- Alleen de impeller optimaliseren. De combinatie van impeller, tankgeometrie én baffles bepaalt uiteindelijk de prestaties van de menginstallatie.