پکینگ برج خنک کننده کولینگ تاور

استفاده از پکینگ در کولینگ تاورها

پکینگ برج خنک کننده گرد(Tower packing) و مواد پرکننده برج ( Tower Fill Materials) در برج های خنک کننده برای ارائه یک سطح بلند برای چگالش و تغلیظ بخار بدون محدود کردن جریان هوا استفاده می شود. پکینگ برج خنک کننده در شکلهای مختلف و براساس کاربرد آن، به صورت یک توده مستحکم تهیه و ساخته میشود. در عمل یک ستون استوانه ای شکل، یک سطح وسیعتر را برای گاز و مایع در یک اسکرابر شبکه ای برای ایجاد تماس فراهم می کند.

پکینگ بکولینگ تاور همچنین در تصفیه آب، تولید آب داغ با تماس مستقیم، اکسیژن سازی، انجماد، جذب، دفع، اصلاح، استخراج، خشک کردن، مخلوط کردن، مزارع پرورش ماهی، فیلتر کردن بیولوژیکی و تصفیه گازهای گلخانه ای استفاده می شود.

استفاده از پکینگ در برج های خنک کننده

تعمیرات برج خنک کننده: بسته به کاربرد، اشکال پکینگها ممکن است نامرتب و یا منظم باشد. پکینگ نامرتب یک روش نسبتا ارزان برای افزایش کارایی و ظرفیت برج خنک کننده مداربسته است. امکانات آن عبارتند از تقطیر بالا، جذب، و بازدهی بهینه؛ نسبت قدرت بالا به وزن؛ و یک ضریب انتقال حرارت ویژه خاص. برخی از محصولات با توجه به قدرت مکانیکی و کارایی قابل مقایسه با حلقه های پال هستند.

پکینگ برج خنک کننده شامل پکینگهای ساختاری و توری شکل و همچنین سینی هایی با کارایی بالا و فضای داخلی سفارشی طراحی میشود. پکینگهای دارای ساختار، کارایی بالاتری دارند و افت فشار کمتر از پکینگهای نامرتب یا سینی ها را ارائه می دهند. محصولاتی که از سیم فلزی یا توری پلاستیکی ساخته شده است برای کاربردهایی مناسب است که در آن افت فشار پایین بسیار مهم است. پکینگهای دارای ساختاری سرامیکی برای ارتقاء اختلاط توزیع شعاعی جریانهای مایع و گاز طراحی شده است.

فاکتورهای مهم در ساخت پکینگ برج خنک کننده

در هنگام طراحی برجهای خنک کن یکی از مهمترین فاکتورهایی که باید در نظر گرفته شود انتخاب نوع پکینگ برج خنک کننده میباشد. به این معنی که کیفیت (بخصوص از لحاظ سختی آب موجود) و دمای آب مورد استفاده، آلودگیهای محلی موجود و مهمتر از همه نوع صنعت مورد استفاده باید به دقت بررسی گردند. مقاومت دمایی بالا بدون تغییر شکل و همچنین مقاومت در برابر خوردگی و پوسیدگی، اشعه ماورای بنفش خورشید، قابلیت شستشو با اسید جهت نظافت و جرم زدایی. اینها همه از عواملی هستند که در تهیه و ساخت پکینگهای برجهای خنک کننده باید در نظر گرفته شوند.

با توجه به مصرفی بودن این محصول، در طول عمر مفید برجهای خنک کننده، پکینگ کولینگ تاور به دفعات متعدد نیاز به تعویض خواهد داشت. باید در نظر داشت که با توجه به تماس مستقیم آب با آن ساخت آن با مواد مناسب که مقاومت کافی داشته باشند بسیار ضروری است.

پكينگ کولینگ تاور

اصول طراحی برج خنک کننده بر پایه ی سطح تماس بین آب و هوا می باشد. در نتیجه همواره سطوحی که آب را به لحاظ انتقال حرارت در تماس با هوا قرار می دهند بسیار مورد توجه باید قرار گیرد. این بدین معنی است که انتخاب جنس و نوع پکینگ کولینگ تاور نیاز به کارشناسی دارد. اهمیت این بخش به حدی است که از کار افتادن آن به معنی از بین رفتن کارایی کل سیستم می باشد . انتخاب جنس و نوع پکینگ و حتی گام و ابعاد پکینگ یکی از وظایف طراحان کولینگ تاور می باشد.

فاکتورهای انتخاب نوع پکینگ کولینگ تاور

1. دمای آب گرم ورودی به برج خنک کننده (توجه داشته باشید که انواع مختلف پکینگ ها قابلیت تحمل دمای مختلفی دارند.)
2. میزان سختی آب در گردش
3. راندمان حرارتی
4. میزان اسیدی یا بازی بودن آب و یا هر سیال دیگر
5. میزان لزج بودن سیال

بنابر این مشخصات محیط مورد استفاده و آنالیز سیال در گردش و همچنین بازه ی دمایی این سیال باید مورد بررسی قرار بگیرد. در نهایت می توان با در نظر گرفتن بالاترین راندمان حرارتی، بالاترین عمر مفید و بالاترین سطح ویژه نوع و جنس پکینگ را انتخاب نمود.

ذکر این نکته نیز لازم است که در هنگام انجام محاسبه پکینگ برج خنک کننده یک فاکتور بسیار مهم که باید مد نظر قرار داده شود میزان سطح مفید در واحد حجم (با واحد مترمربع/متر مکعب) میباشد.

انواع پکینگ برج خنک کننده از نظر شکل هندسی

• • پکینگ فیلم (Film Packing)

در این مدل پکینگ کولینگ تاور، که به آنها پکینگ زنبوری یا پکینگ آبشاری برج خنک کننده نیز گفته میشود، هدف ایجاد سطح انتقال حرارت توسط ایجاد لایه ها یا فیلم های نازک آب در داخل آنها می باشد. این نوع پکینگ ها از صفحات مورب مواج از متریال PVC یا PP پلی پروپیلن  با ضخامت بین 400 تا 500 میکرون تشکیل شده اند. این صفحات با توجه به گام پکینگ در فاصله های معینی از هم بین 12 تا 21 میلی متر قرار می گیرند و با چسب و جوش پلاستیک ثابت می شوند.

این مدل از پکینگها غالبا دارای جنس پلی پروپیلن (PP) و یا پلی وینیل کلراید (PVC)میباشند. استفاده از لایه پلیمری در این نوع از پکینگ و همچنین ایجاد لایه ی نازکی از آب، دلیل نامگذاری آن به پکینگ فیلم است.

نکته ی قابل ذکر در مورد پکینگ فیلم پلی پروپیلن اتصالات صفحات آن است. این کار از طریق جوش حرارتی و با کمک دستگاهی به نام جوش اولتراسونیک صورت میگیرد. برای اطمینان از مقاومت مکانیکی به صورت میانگین تعداد بیست هزار نقطه جوش، در هر متر مکعب از پکینگ فیلم، ایجاد میشود.

در نقطه مقابل، در پکینگ فیلم از جنس پی وی سی ، اتصالات با کمک چسب انجام میشود. این باعث میشود که در گذر زمان و برخورد مواد شیمیایی، اتصالات ضعیف تر شده و از بین بروند.

انواع پکینگ برج خنک کننده

پکینگهای لانه زنبوری در نیمی از برج های خنک کن جریان متقاطع با ضخامت 300 تا 650 میکرون و در همه برج های خنک کننده جریان مخالف با ضخامت 300 تا 1500 میکرون در شکلهای مدور و مکعبی مورد استفاده قرار می گیرند . عملکرد این مدل از پکینگ ها برای خنک سازی آبهای با کیفیت و دارای میزان املاح و سختی کمتر بسیار مورد تایید می باشد. امروزه کاربرد پکینگ های PVC برج خنک کننده نسبت به نوع PP به دلیل مقرون به صرفه بودن آن بیشتر می باشد.

پکینگ فیلم برج خنک کن متناسب با گام ها در گریدهای مختلف تولید می شود. از پر طرفدارترین مدل های پکینگ فیلم می توان پکینگ های فیلمی گام 12، گام 14، گام 19، گام 24 و گام 30 را نام برد. در این بین پکینگ فیلمی گام 19 ( ¾ اینچی یا 19 میلیمتری ) یکی از مناسب ترین و پر کاربردترین مدل ها می باشد. فاصله بین ورقها با سطح ویژه و راندمان برج خنک کننده رابطه معکوس دارد؛ یعنی هر چه فاصله بین ورقه های پلاستیکی بیشتر باشد قطعا سطح ویژه سطوح تبادل حرارت کاهش یافته و در نتیجه میزان تبادل انرژی حرارتی در برج خنک کن کاهش می یابد.  بنابراین کاهش گام پکینگ سبب افزایش سطح انتقال حرارت بین آب و هوا می باشد.

مدلهای پکینگ فیلم برج خنک کن

انواع پکینگ کولینگ تاور از نوع لانه زنبوری در مدل های مختلف توسط تولید کنندگان طراحی و تولید می گردد. از جمله این مدل ها عبارتند از: پکینگ بلوکی، پکینگ شانه تخم مرغی، پکینگ موشکی و پکینگ هات رول.

پکینگ بلوکی فیلمی به لحاظ شکل ظاهری بسیار شبیه پکینک نت اسپلش می باشد. این دسته از پکینگ ها قابلیت برشکاری دارند و در نتیجه درباره نصب آنها نگرانی وجود ندارد.

پکینگ فیلم شانه تخم مرغی از چند صفحه پلاستیکی شیاردار تشکیل میشود که توسط چسب به یکدیگر متصل شده اند و در برج خنک کننده جریان متقاطع و برج ابارا از آن استفاده می شود. پکینگ شانه تخم مرغی گام 24 یکی از مرسومترین پکینگ های لانه زنبوری در برجهای کراس فلو می باشد. این پکینگ برج های خنک کننده تحمل دمایی و شیمیایی بالایی دارد. همچنین این مدل قابلیت شستشو و پاکسازی را دارد و برای آب هایی با کیفیت متوسط و یا با سختی بالا نیز می تواند عملکرد بسیار مناسبی داشته باشد. این پکینگ ها هم بصورت ساده و هم با تولید میشود. ابعاد بلوک کالیبره این مدل 100*50*50 می باشد. البته بصورت سفارشی در ابعاد دلخواه قابل تولید می باشد.

پکینگ موشکی برج خنک کننده نیز در ضخامتهای 400 ، 450 و 500 میکرون با سطح ویژه 150 M2/M3 تولید می شود که میزان رسوب پذیری کمتری داشته و به پکینگ آلمانی یا پکینگ عمودی نیز در بازار شناخته میشود. البته در سال های اخیر کمتر تولید می شود و مصرف چندانی ندارند.

پکینگ های هات رول نیز در قطرهای مختلف از طریق پیچش ورقهای پی وی سی تولید میشوند. این نوع از پکینگ ها نیز با ارتفاع 20 و 30 سانتی متر قابل سفارش هستند و با توجه به ظرفیت برج از قطر 80  تا 200 سانتی متر بصورت یکپارچه تولید میگردد.

• پکینگ نت اسپلش (Net Splash Packing)

این نوع از پکینگ برج خنک کننده کاربرد بیشتری نسبت به باقی مدلها دارد. به دلیل شکل شبکه ای (توری شکل)، و ایجاد شدن قطرات آب با اسپری شدن روی آن، به نام پکینگ اسپلش نامگذاری شده است. از لحاظ ابعاد استاندارد آن به شکل زیر است.
طول : 90 سانتی متر ، عرض 60 سانتی متر ، ارتفاع 45 سانتی متر. ( توضیح اینکه عرض بلوک قابل سفارشی سازی براساس درخواست خریدار خواهد بود.)

• پکینگ رندوم اسپلش (Random Splash Packing)

این مدل از پکینگ کولینگ تاور به شکل قطعات کوچک پلاستیکی است. این قطعات را به شکل فله ای داخل برج خنک کننده میریزند. به همین دلیل به آنها پکینگ رندوم (Random) گفته میشود. این نوع از پکینگها کاربرد زیادی ندارند. دلیل اصلی آن هم عدم استفاده مفید از تمام سطوح آن ( به دلیل جریان نامناسب آب) و خیس نشدن تمام سطح پکینگ است. در عین حال برای استفاده آن نیاز است داخل برج خنک کننده توری نصب شود. اینها باعث میشود که این نوع فیلینگ برج خنک کننده طرفدار زیادی نداشته باشد.

• این نوع از پکینگها به صورت صفحات مشبک ساخته میشوند. این صفحات مشبک را روی هم میچینند تا بلوک پکینگ ساخته شود. پکینگ گرید اسپلش در مکانها و کاربردهایی که آلودگی آب بسیار بالا است استفاده میکنند. برای مثال در صنایعی مانند تولید فولاد و آهن، کارخانجات تولید روغن و برای استفاده از آب دریا میتوان نام برد.
• پکینگ اسپلش وی بار (V-Bar Splash Packing)

نوع Splash V-Bar پکینگ برج خنک کننده را به صورت پروفیلهایی با شکل V و دارای سوراخ میسازند. نصب آنها نیز به شکل افقی در داخل برج خنک کن و با فاصله هایی معین انجام میشود. از این مدل نیز در آبهای با آلودگی بالا استفاده میشود. ایراد استفاده ازاین نوع پکینگ کولینگ تاور این است که ارتفاع زیادی نیاز دارد تا بهترین بازدهی را داشته باشد.

خصوصيات پکینگ مناسب در برج خنک کننده

1. در مقابل عوامل شيميايي موجود در آب مقاوم باشد.
2. در برابر خوردگی مقاوم باشد.
3. زمان مناسبی براي ايجاد فيلمی از آب گرم جهت تبخير ايجاد نمايد.
4. در مقابل درجه حرارت آب گرم تا 50 درجه سانتيگراد مقاوم باشد.
5. كمترين افت فشار استاتيك را در برابر جريان هوا داشته باشد.

پکینگ برج خنک کننده استاندارد و مناسب

جنس پکینگها از نوع پلی پروپیلن (PP) و پی وی سی (PVC) میباشد که اغلب نوع دوم بیشترین کاربرد را دارد. پكينگ های برج خنک کننده شرکت فراب زیست فراز از بهترین نوع ورقه های پلیمری PP ، PE ,PVC و … تولید می شوند. این محصول با استفاده از افزودنی های خاص، از نظر مشخصات فیزیکی، ضربه پذیری، استحکام کششی ، مقاومت دمایی و… منطبق با روشهای تست استاندارد ASTM و استاندارد (CTI) BulletinSTD-136 مي باشد. افزون بر اين در برابر اشعه ماوراء بنفش و رشد باکتری، ازجمله باکتری لژیونلا (Legionella) که اغلب در منابع آب طبیعی، آب های راکد، چشمه های آب گرم و باتلاق ها وجود دارد، مقاوم می باشند.

مقایسه پکینگ برج خنک کن PVC و PP

پکینگ برج خنک کننده PVC در مقایسه با مدل PP دارای مزایا و معایبی میباشد. از جمله برتری های نوع PVC نسبت به مدل PP در بالاتر بودن سطح ویژه آن است. در واقع به سطح موثر صفحات یا ورق های انتقال حرارت در واحد حجم سطح ویژه می گویند. حال با توجه به گام پکینگ های PVC ، از رنج 12 میل تا 19 میل ، سطح ویژه ی این پکینگ ها از 70 تا 300 متر مربع بر متر مکعب متغیر است . لازم به ذکر است که گام پکینگ حد فاصل بین صفحات داخل پکینگ می باشد.

مقایسه پکینگ برج خنک کننده PVC و PP

در نتیجه هرچه گام پکینگ برج خنک کن کمتر باشد سطح ویژه انتقال حرارت بیشتر خواهد بود و بنابراین تعداد صفحات انتقال حرارت بیشتری در حجم معین می توان جمع آوری کرد. ولی این گام به لحاظ انسداد در بین صفحات از یک حد معینی نباید پایین تر باشد. به دلیل اینکه بعد از مدتی صفحات انتقال حرارت مسدود می شود و راندمان برج افت خواهد کرد.

به علاوه باید در نظر داشت که در بیشتر پروژه ها محدودیت فضای کولینگ تاور یک فاکتور بسیار مهم در طراحی آن است. بنابراین طراحان با در نظر گرفتن دیگر پارامتر ها به دنبال اجرای پکینگ هایی با سطح ویژه بیشتری هستند . بهترین راندمان و بازدهی به پکینگ مدیای گام 14 که فاصله ی صفحات 14 میلی متر متعلق است و سطح ویژه این نوع پکینگ نزدیک 270 متر مربع بر متر مکعب است