پکینگ برج خنک کننده چیست؟
پکینگ برج خنک کننده یا همان سطوح پرکن در کولینگ تاورها نقش حیاتی در افزایش راندمان انتقال حرارت دارد. فیلینگ یا پکینگ، سطح و زمان تماس بین آب و هوا را افزایش می‌دهد؛ در نتیجه به بهبود تبادل حرارتی کمک می‌کند. این افزایش سطح تماس به این معنی است که آب گرم می‌تواند حرارت بیشتری را به هوای خنک منتقل کند. این قطعات از مواد مختلفی مانند پلاستیک یا فلز و در اشکال و اندازه‌های متنوعی طراحی و تولید می‌شوند.
اهمیت و نقش پرکن در کولینگ تاور
برج خنک کننده سازه‌ای مهم در صنایع مختلف است که برای خنک کردن آب یا سایر مایعات به کار می‌رود. عملکرد اصلی برج خنک کننده بر اساس تبخیر آب و انتقال حرارت از آب به هوا است. آب گرم از طریق سیستم لوله‌ها و سایر تجهیزات به برج منتقل می‌شود. آب در بالای برج توسط سیستم‌های توزیع به صورت یکنواخت بر روی پکینگ‌ها پخش می‌شود.
هوا از پایین برج وارد می‌شود و با آب برخورد کرده و حرارت آن را جذب می‌کند. سطوح پرکن در کولینگ تاور نقش مهمی در بهبود فرآیند خنک سازی آب دارد. این قطعات با ایجاد سطح تماس وسیع بین جریان آب گرم و هوا، به بهبود فرآیند انتقال حرارت کمک می‌کنند. پکینگ برج خنک کننده تاثیر قابل توجهی بر عملکرد و راندمان کولینگ تاور دارد.
مزایای پکینگ برج خنک کننده
سطوح پرکن نقش مهمی در کارایی برج‌های خنک کننده دارند. انتخاب مناسب آنها تأثیر قابل توجهی بر صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه‌های جاری دارد. صرفه جویی در مصرف انرژی یکی از مهم‌ترین مزایای استفاده از آنها در برج‌های خنک کننده است. پرکن‌ها سطح تماس بین آب و هوا را افزایش داده و انتقال حرارت را بهبود می‌بخشند. این امر باعث می‌شود که حرارت موجود در مایعات به سرعت کاهش یابد. در نتیجه مصرف انرژی کاهش می‌یابد. سایر مزایای سطوح پرکن برج خنک کننده عبارتند از:
- افزایش راندمان و کارایی کولینگ تاور
همانطور که اشاره کردیم، استفاده از پکینگ برج خنک کننده باعث افزایش راندمان و کارایی کولینگ تاورها می‌شود. در صورت عدم استفاده از فیلینگ برج خنک کننده، مشکلاتی برای کولینگ تاور ایجاد می‌شود. بدون پرکن سطح تماس کمتری بین آب و هوا وجود دارد. این امر منجر به کاهش انتقال حرارت و راندمان دستگاه می‌شود.
- کاهش تشکیل رسوب
این قطعات به کاهش تشکیل رسوب در برج خنک کننده کمک می‌کنند. این امر موجب افزایش طول عمر و حفظ عملکرد دستگاه می‌شود.
- کاهش آسیب به محیط زیست
این قطعات با افزایش کارایی کولینگ تاور، مصرف آب را کاهش می‌دهند. این امر به حفظ منابع آبی کمک می‌کند. با کاهش دما و حفظ کیفیت آب، از آلودگی هوا و آب جلوگیری می‌شود.
- طول عمر بیشتر تجهیزات
با کاهش دمای آب خروجی، فشار کمتری به تجهیزات وارد می‌شود. در این صورت ماندگاری تجهیزات افزایش می‌یابد.
انواع پکینگ برج خنک کننده بر اساس نوع متریال
انتخاب مواد مناسب و رعایت استانداردها در تولید فیلینگ‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در واقع نوع متریال و کیفیت این قطعات تأثیر فراوانی بر عمر مفید و کارایی کولینگ تاورها دارند. اگر مواد اولیه پکینگ برج خنک کننده نامرغوب باشد، به سرعت فرسوده می‌شود و نیاز به تعویض دارد. در این صورت هزینه‌های نگهداری را افزایش می‌دهد و سبب کاهش کارایی سیستم می‌شود. با توجه به نوع کولینگ تاور، این قطعات از متریال‌های مختلف تولید می‌شوند. در گذشته جنس پکینگ‌ها از چوب بود. امروزه بیشتر از پلیمرها برای تولید این قطعات استفاده می‌شود.
پکینگ پی وی سی
استفاده از پکینگ پی وی سی به دلیل مزایایی فراوان، به سرعت رواج پیدا کرده است. این قطعات از پلی وینیل کلراید تولید شده و بسته به شکل ظاهری در انواع مختلفی موجود است. این نوع فیلینگ‌ها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه هستند و وزن سبکی دارند. این ماده مقاومت خوبی در برابر شعله دارد. پکینگ برج خنک کننده PVC ممکن است در معرض نور خورشید یا برخی مواد شیمیایی خشک و شکننده شوند.
پکینگ برج خنک کننده پلی پروپیلن
پرکن پلی پروپیلن بر خلاف مدل PVC دماهای بالاتری را تحمل می‌کند. این نوع پکینگ برج خنک کننده تا حدود 80 درجه سانتی‌گراد مقاوم است؛ در حالی که PVC تا دمای 60 درجه سانتی‌گراد مقاوم است. پلی پروپیلن در برابر محیط‌های اسیدی، قلیایی و اشعه خورشید مقاومت بیشتری دارد؛ اما این نوع پرکن‌ها نسبت به نوع پی وی سی از قیمت بیشتری برخوردار هستند.
نوع و مدل فیلینگ برج خنک کننده
برج خنک کننده از قطعات مختلفی تشکیل شده است که هر کدام وظیفه خاصی را بر عهده دارند. سطوح پرکن به عنوان یکی از مهم‌ترین اجزای برج خنک کننده شناخته می‌شود. همانطور که اشاره کردیم، بدون آن کارایی برج خنک کننده به شدت کاهش می‌یابد. در بازار، فیلینگ‌های مختلفی موجود هستند که از نظر ساختار، نوع متریال و طراحی متفاوت هستند؛ اما همه آنها با هدف افزایش سطح تماس بین آب و هوا و بهبود تبادل حرارتی طراحی شده‌اند. این قطعات در دو نوع موجود هستند.
پکینگ فیلمی یا آبشاری
پکینگ فیلمی یا آبشاری یکی از ساده‌ترین انواع فیلینگ‌های برج خنک کننده به شمار می‌آید. این پرکن‌ها از ورق‌های نازک پی وی سی تشکیل شده‌اند که به صورت عمودی در برج قرار می‌گیرند. به دلیل شکل شش گوشه‌ای، آنها به پکینگ برج خنک کننده لانه زنبوری نیز معروف هستند. ساختار و سطح این قطعات صاف است تا سطح تماس بیشتری با آب ایجاد کنند. استفاده از فیلینگ آبشاری برای آب‌های سخت باعث گرفتگی و کاهش کارایی کولینگ تاور می‌شود.
پکینگ اسپلش
پکینگ اسپلش به دلیل ساختار منحصر به فرد و کارایی بالا یکی از پرفروش‌ترین فیلینگ‌ها محسوب می‌شود. هنگام برخورد آب با آنها، آن را به صورت قطرات بسیار ریز پخش می‌کنند. هر چه قطرات کوچکتر باشند سطح تماس بیشتر خواهد بود. در ساختار آنها میله‌های پلاستیکی و لایه‌های بند وجود دارد. معمولاً این لایه‌ها به صورت افقی قرار می‌گیرند و آب هنگام عبور از روی آنها به قطرات کوچک تقسیم می‌شود. تراز بودن بارها و میله‌ها در پکینگ اسپلش بسیار مهم است. اگر این اجزاء به درستی تراز نشوند، می‌تواند به کارایی پکینگ برج خنک کننده لطمه بزند.
انواع پکینگ فیلمی
پکینگ‌های لانه زنبوری یا فیلمی در کولینگ تاورهای جریان متقاطع و جریان مخالف به کار می‌روند. با وجود ابعاد کوچک، پکینگ برج خنک کننده فیلمی راندمان بیشتری نسبت به مدل اسپلش دارد. این پکینگ‌ها در گام‌های مختلف و با قیمت‌های متفاوتی تولید می‌شوند. با نگهداری و شستشوی مناسب، فیلینگ فیلمی می‌تواند 3 تا 4 سال مورد استفاده قرار گیرد. این نوع فیلینگ‌ها خود نیز در انواع مختلفی موجود هستند.
پکینگ فیلمی بلوکی
این قطعات به صورت بلوک‌های پلاستیکی با اشکال مستطیلی و دایره‌ای تولید می‌شوند. همچنین در اندازه‌های مختلفی با گام‌های متفاوت موجود هستند. پکینگ بلوکی مشابه فیلینگ نت اسپلش است. این نوع قطعات قابلیت برش و تقسیم شدن به قطعات کوچکتر را دارند. همچنین این نوع فیلینگ‌ها در مدل‌های ضد رسوب نیز تولید می‌شوند که به تعویض مکرر و نگهداری زیادی نیاز ندارند.
پکینگ شانه تخم مرغی
پکینگ شانه تخم مرغی یک نوع پکینگ برج خنک کننده فیلمی به شمار می‌رود. این قطعه از ورق‌های PVC به صورت وکیوم شده و به شکل شانه‌های تخم مرغی طراحی شده است. کاربرد این نوع فیلینگ‌ها در برج‌های خنک کننده جریان متقاطع یا کراس فلو است. برگه‌های وکیوم شده در نقاط برآمده به یکدیگر متصل شده‌اند و بلوک‌های فیلینگ را تشکیل می‌دهند. این امر به توزیع یکنواخت جریان هوا و آب کمک می‌کند. این فیلینگ‌ها دمای ۵۵ درجه سانتی‌گراد را تحمل می‌کنند.
پکینگ فیلمی موشکی
این نوع سطوح پرکن با نام‌های فیلینگ عمودی یا آلمانی نیز شناخته می‌شوند. این پرکن‌ها دارای کانال‌های عمودی برای ریزش آب هستند. در این نوع قطعات احتمال رسوب گرفتگی بسیار کم است و نسبت به سایر سطوح پرکن نگهداری و راندمان بالاتری دارند. ضخامت ورق‌ها در فیلینگ فیلمی موشکی بین 400 تا 500 میکرون متغیر است. این ضخامت به این معنی است که آنها مقاومت خوبی در برابر فشار و دمای بالا دارند.
انواع فیلینگ اسپلش
مدل فیلمی در برج‌های خنک کننده با ابعاد کوچک مزیت دارد. این نوع فیلینگ‌ها به دلیل ساختار خود به میزان املاح و ناخالصی‌های موجود در آب بسیار حساس هستند. بنابراین در مناطقی که آب سخت و حاوی املاح بالا است، استفاده از پکینگ برج خنک کننده توصیه نمی‌شود. در این شرایط می‌توان از تجهیزات تصفیه آب مانند سختی گیر آب استفاده کرد. این تجهیزات میزان املاح موجود در آب را کاهش می‌دهند و از رسوب گذاری جلوگیری می‌کنند.
همچنین پرکن‌های اسپلش به دلیل داشتن فواصل بزرگتر بین سطوح، مقاومت بیشتر در برابر رسوب گرفتگی دارند. این نوع فیلینگ‌ها اجازه می‌دهند که آب با فشار کمتری عبور کند. در نتیجه احتمال رسوب گذاری و گرفتگی آنها کاهش می‌یابد. در مناطقی که آب حاوی املاح و ناخالصی‌های فراوانی است، این نوع پرکن‌ها عملکرد بهتری دارند. همچنین به نگهداری و تعویض کمتری نیاز دارند. در ادامه به انواع پکینگ برج خنک کننده اسپلش اشاره می‌کنیم:
پکینگ نت اسپلش
پکینگ نت اسپلش یکی از محبوب‌ترین انواع سطوح پرکن است. این نوع پکینگ برج خنک کننده به دلیل ساختار منحصر به فرد و عملکرد عالی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این نوع پرکن‌ها از ورق‌های پلی پروپیلن (PP) یا ترکیبی از پلی پروپیلن و پلی اتیلن تولید می‌شوند. از مزایای آنها می‌توان به مقاومت بالایی در مواد شیمیایی و رسوب گرفتگی اشاره کرد.
پکینگ رندوم اسپلش
در بازار این نوع پکینگ‌های برج خنک کننده با نام‌هایی همچون پرکن رینگ پال یا استکانی نیز شناخته می‌شوند. پکینگ رندوم اسپلش قادر است آب را در جهات مختلف پخش کند؛ در نتیجه با ایجاد تماس بیشتر بین آب و هوا، به افزایش راندمان کولینگ تاور کمک کند. سطح تبادل حرارت در این قطعات بین 110 تا 170 متر مربع بر متر مکعب است.
پکینگ توربو و تیوب اسپلش
پکینگ توربو اسپلش در برج‌های خنک کننده که با آب‌های کثیف یا کیفیت پایین کار می‌کنند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. ساختار آنها شبیه به عدد ۷ و ۸ است که از مقاومت بالایی در برابر رسوب و آب‌های سخت برخوردار هستند. این نوع قطعات قابلیت عبور جریان هوا را در دو جهت عمودی و عرضی دارند. پکینگ تیوب اسپلش اغلب در کولینگ تاورهای بتنی کاربرد دارد. این نوع پرکن‌ها وزن سنگینی دارند و استفاده از آنها کاهش یافته است.
طراحی و گام پکینگ برج خنک کننده
در طراحی پکینگ برج خنک کننده چندین فاکتور مهم باید در نظر گرفته شود. با رعایت این فاکتورها و استانداردهای مربوطه، این قطعات از ماندگاری و کارایی بالایی برخوردار خواهند بود. به طور مثال دمای آب ورودی به برج خنک کننده باید با مدل پرکن سازگار باشد. در غیر این صورت پرکن‌ها در مدت زمان کوتاهی دچار خوردگی می‌شوند و نیاز به تعویض دارند.
آب با سختی بالا می‌تواند منجر به گرفتگی و کاهش راندمان پکینگ برج خنک کننده شود. pH آب می‌تواند بر ساختار فیلینگ‌ها تأثیر بگذارد؛ بنابراین این قطعات باید به گونه‌ای طراحی شوند که در برابر رسوب و انسداد مقاوم باشند. علاوه بر این نباید جریان هوا را محدود کنند و در مقابل خوردگی و زنگ زدگی مقاومت بالایی داشته باشد. نصب و تعویض آنها باید آسان باشد و نیاز به نگهداری کمی داشته باشند.
یکی از فاکتورهای مهم در طراحی این قطعات، گام پکینگ است. گام پکینگ در برج خنک کننده به فاصله یا حد فاصل بین صفحات داخلی فیلینگ‌ها اشاره دارد. انتخاب گام مناسب پرکن برای برج خنک کننده بسیار مهم است. با کاهش گام‌ها، سطح تبادل حرارت بین آب و هوا افزایش می‌یابد؛ در نتیجه باعث ایجاد رسوب گرفتگی آنها در بازه زمانی کوتاه می‌شود.
این فاکتور بر اساس نیازهای خاص هر سیستم و شرایط عملیاتی آن انتخاب می‌شود. گام ۱۴ و گام ۱۹ به دلیل کارایی و راندمان بالا و جلوگیری از رسوب گرفتگی، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. گام ۱۲ برای شرایطی که نیاز به انتقال حرارت بسیار بالا است، استفاده می‌شود؛ اما به دلیل احتمال رسوب گرفتگی، معمولاً در موارد محدودی به کار می‌رود. همچنین گام‌های ۲۳ تا ۳۰ بیشتر در سیستم‌های تصفیه فاضلاب به کار می‌روند. آنها فضای کافی برای رشد باکتری‌های مفید را فراهم می‌کنند. این باکتری‌ها در فرآیند تصفیه بیولوژیکی نقش مهمی دارند.
عوامل موثر بر کارایی و ماندگاری پکینگ برج خنک کننده
عوامل متعددی بر کارایی و ماندگاری فیلینگ برج خنک کننده تأثیر می‌گذارند. متریال‌های مختلفی برای تولید سطوح پرکن استفاده می‌شود که بر مقاومت و عملکرد آنها تأثیر می‌گذارد. انسداد و گرفتگی این قطعات تأثیر منفی بر کارایی و عملکرد کولینگ تاور دارد. خاک، ذرات معلق و سایر آلودگی‌ها می‌توانند از طریق آب وارد شده و باعث گرفتگی پرکن شوند.
رسوبات معدنی و املاح موجود در آب می‌توانند در پکینگ‌های برج خنک کننده تجمع یابند. با تجمع این مواد، راندمان و کارایی فیلینگ‌ها کاهش می‌یابد. تجمع رسوبات می‌تواند مسیر جریان آب را مسدود کرده و باعث کاهش جریان آب در برج خنک کن شود. همچنین باعث خوردگی سطوح داخلی کولینگ تاور می‌شوند و ماندگاری آن را کاهش می‌دهند. راه حل‌های مقابله با تجمع رسوبات عبارتند از:
- استفاده از مواد ضد رسوب
افزودن مواد شیمیایی ضد رسوب به آب می‌تواند از تشکیل رسوبات جلوگیری کند.
- فیلتراسیون و تصفیه آب
استفاده از سیستم‌های فیلتراسیون نظیر دیونایزر و سختی گیر آب برای کاهش رسوب ضروری است. با کمک این تجهیزات، ذرات معلق و املاح قبل از ورود به کولینگ تاور حذف می‌شوند.
- نگهداری و تمیزکاری منظم
انجام بازرسی‌های دوره‌ای و شستشوی پکینگ برج خنک کننده به حذف رسوبات و افزیش ماندگاری آنها کمک می‌کند.
تعویض پکینگ برج خنک کننده
هنگامی که علائم خاصی از فرسودگی یا کاهش کارایی پکینگ برج خنک کننده مشاهده شود، باید تعویض شوند. این علائم شامل تغییرات در دمای آب خروجی، افزایش مصرف انرژی و کاهش راندمان کولینگ تاور است. تعویض این قطعات به صورت استاندارد هر 5 سال یک بار توصیه می‌شود. بازرسی‌ها و شستشوی سالیانه نیز می‌تواند به حفظ عملکرد مناسب این قطعات کمک کند. انتخاب زمان مناسب برای تعویض پرکن‌ها از تخریب بیشتر کولینگ تاور و استهلاک اجزای داخلی آن جلوگیری می‌کند.
خرید پکینگ برج خنک کننده
برج‌های خنک کننده نقش مهمی در حفظ کارایی و راندمان تجهیزات صنعتی دارند. برای دستیابی به حداکثر کارایی و راندمان این دستگاه، طراحی و انتخاب قطعات بسیار مهم است. این قطعات در کنار یکدیگر، به افزایش کارایی و راندمان برج خنک کننده کمک می‌کنند. همانطور که اشاره کردیم، یکی از قطعات مهم کولینگ تاور، پکینگ است. هدف اصلی این قطعات در کولینگ تاور، افزایش سطح تماس آب و هوا است. برای انتخاب و خرید پکینگ برج خنک کننده باید به فاکتورهای ذیل توجه کنید.
- طراحی و شکل ظاهری
طراحی و شکل پرکن‌ها باید به گونه‌ای باشد که سطح تماس بین آب و هوا را به حداکثر برساند. شکل‌های هندسی مانند موجدار، شیاردار یا ساختارهای سلولی به توزیع یکنواخت آب و افزایش سطح تماس کمک می‌کنند.
- مواد اولیه
این قطعات باید از موادی تولید شوند که در برابر فرسایش و خوردگی مقاوم باشند.
- نوع فیلینگ
انتخاب نوع فیلینگ باید با توجه به شرایط عملیاتی و اندازه برج صورت بگیرد. به طور مثال پکینگ برج خنک کننده فیلمی دارای سطوح صاف و مسطح است. این نوع پرکن‌ها برای برج‌های خنک کننده با ابعاد کوچکتر به کار می‌روند.
- افت فشار
افت فشار در این قطعات یکی از عوامل مهم در تعیین کارایی و مصرف انرژی برج است. پرکن‌هایی که افت فشار کمی دارند، به کاهش مصرف انرژی کمک می‌کنند. در این صورت نیاز به قدرت کمتری برای پمپاژ آب و جابجایی هوا است.
- بررسی مشخصات فنی
مشخصات فنی پرکن‌ها مانند اندازه، ضخامت و شکل تأثیر قابل توجهی بر عملکرد کولینگ تاورها دارند. این مشخصات باید با دقت انتخاب شوند تا تبادل حرارتی به صورت صحیح انجام شود.
فاکتورهای مهم در تعیین قیمت پکینگ برج خنک کننده
در باراز پلیمرهای پی وی سی، پلی اتیلن و پلی پروپیلن با قیمت‌های مختلفی موجود است. استفاده از پلیمرهای ارزان قیمت در تولید پکینگ برج خنک کننده موجب کاهش هزینه‌ها و قیمت آنها می‌شود؛ اما این نوع پرکن‌ها از کیفیت پایین، طول عمر و مقاومت کمی برخوردار هستند. در تعیین قیمت پکینگ برج خنک کننده نوع ساختار و طراحی آنها نیز اهمیت دارد. سایر عوامل تاثیر گذار در قیمت عبارتند از:
- ضخامت و ابعاد
- شکل ظاهری
- افت فشار
- نوع کاربرد