پکینگ یا فیلم برج خنک کننده

پکینگ یا فیلم برج خنک کننده در کولینگ ها یکی از اساسی ترین اجزاء بشمار می روند.
هدف برج خنک کننده این است که بین آب و هوا بیشترین و طولانی ترین تماس ممکن را برقرار کند. به همین دلیل باید از یک سطح انتقال گرمای مطلوب استفاده شود. وظیفه ایجاد این سطح بر عهده پکینگ یا قطره گیر برج خنک کننده است. وجود پکینگ مناسب راندمان یک برج خنک کننده را به صورت چشمگیر افزایش می دهد.

هدف وجود فیلم یا پکینگ

لزوم ارتباط بین سطح تماس آب و انتقال گرما در تمامی انواع برج خنک کننده دیده می شود. این در صورتی است که روش پخش آب در این برج ها می تواند متفاوت باشد. حال، هر چه سطح تماس بیشتری برای قطرات آب ایجاد شود، میزان انتقال گرما نیز افزایش خواهد یافت.
همه می دانیم که آب در تماس با هوا سردتر می شود. در برج های خنک کننده، برای حل مشکل اتلاف گرما، میزان آنتالپی نیز اهمیت دارد. در مجموع، هر چه زمان تماس آب با هوا بیشتر شود، میزان تغییر آنتالپی و گرما نیز بیشتر خواهد بود، در نتیجه دمای آب خروجی سردتر می شود.

گسترش سطح در برج های خنک کننده

در برج های خنک کننده ای که برای پخش آب از حالت اسپری استفاده می کنند، زمان تماس آب با هوا می تواند با افزایش ارتفاع برج بالاتر رود، در این صورت، قطرات آب در مسافت بیشتری سقوط می کنند،‌ و بیشتر سرد می شوند. حال اگر به یک برج خنک کننده یک ارتفاع مشخص بدهیم، بر اساس قوانین تغییر آنتالپی و گرما؛‌ دمای آب سرد تولید شده با دمای هوای ورودی سیستم برابر می شود. از طرف دیگر، دمای هوای خروجی با دمای آب داغ ورودی به برج  برابر خواهد بود.
واضح است که هزینه ساخت یک برج خنک کننده با یک ارتفاع مشخص مشخص و ثابت است. از طرف دیگر می توان به این نتیجه رسید که محدودیت های ساختاری برای یک برج خنک کننده برای اولین بار در ویژگی ارتفاع ثابت دیده شد. طراحان اولیه برج های خنک کننده به وجود این محدودیت های پی بردند، و با هدف افزایش سطح تماس آب و میزان انتقال بیشتر گرما “پکینگ” یا “فیلم” را اختراع کردند.
با این که اصطلاح “پکینگ” معمولا به عنوان یک سطح برای انتقال گرما شناخته می شود، اما این اصطلاح در منطق صحت کاملی ندارد. این سطح انتقال گرما، در اصل، سطح تماس آب با هوا است. در واقع، پکینگ به عنوان یک واسطه در افزایش سطح تماس آب و هوا (انتقال بیشتر گرما)، زمان برخورد آب با هوا را افزایش می دهد. هر چه این زمان بیشتر باشد، دمای آب خروجی سردتر است.

انواع پکینگ یا فیلم برج خنک‌کننده یا قطره گیر

امروزه، در بیشتر برج های خنک کننده یکی از دو نوع انواع پکینگ استفاده می شود:
1. نوع ریزشی (اسپلش):
در نوع ریزشی، قطرات آب به صورت آبشاری بر روی میله های موازی و طبقاتی می ریزند. در این ساختار، به دلیل وجود طبقات میله ای، و قطع مداوم جریان ریزش آب از یک طبقه یه طبقه پایین تر، زمان تماس آب و هوا افزایش پیدا می کند. از آنجایی که حرکت آب در یک برج خنک کننده عمودی است، پکینگ ریزشی باید در وسعت زیاد و متشکل از صفحات میله ای افقی باشد. از این پکینگ ها در برج های خنک کننده جریان-مخالف کمتر استفاده می شود؛ چراکه قطرات آب در ساختار این پکینگ در مقابل جریان هوای افقی سطح تماس خوبی برقرار نمی کنند. پکینگ ریزشی بیشتر در برج های خنک کننده جریان-عمود استفاده می شود. اصولا سه نوع ساختار برای پکینگ اسپلش دیده شده است؛ پکینگ رندوم اسپلش، پکینگ گرید اسپلش و پکینگ اسپلش وی بار (میله ای).

2. نواری شکل (فیلمی) – در اصطلاح لانه زنبوری
پیکینگ فیلمی به دلیل قابلیت بسیار بالا در افزایش سطح تماس در یک حجم مشخص در صنعت برج های خنک کننده مورد توجه قرار گرفته است. بیش از نیمی از برج های خنک کننده جریان-مخالف، و شاید همه برج های خنک کننده جریان-عمود از پکینگ نواری یا فیلمی استفاده می کنند. ساختار این نوع پکینگ در بیشتر برج های خنک کننده کارآمد است. این نوع پکینک دارای صفحاتی است که به صورت چین دار بر روی هم قالب زده شده اند. وجود این شکل باعث تلاطم بیشتر قطرات آب در جریان هوا و بالا رفتن سطوح تماس می شود. اشکال این نوع پکینگ برج خنک کننده متنوع و کارآمد است: شکل چین- مخالف،‌ شکل قالب-برآمده و … همه برای افزایش هر چه بیشتر سطح طراحی شده اند.

کدام پکینگ بهتر است؟

از هر دو نوع پکینگ می توان در ساختارهای جریان-عکس و جریان- متقاطع استفاده کرد. هر کدام از آنها مزیت هایی را برای یک هدف خاص تامین می کنند. در بیشتر موارد، استفاده از پکینگ های فیلمی به سازندگان برج خنک کننده این اجازه را می دهد که در یک فضای کم مقادیر بیشتری آب سرد کنند. این در صورتی است که در نوع ریزشی فضای بیشتری مورد نیاز است.
از طرف دیگر مسیر های باریک موجود در پکینگ فیلمی در برابر کیفیت آب حساس هستند. اگر کیفیت آب خوب نباشد، احتمال تجمع گرد و غبار، رسوب و اسیدهای چرب و سایر عناصر اضافی در نقاط مختلف این نوع پکینگ وجود خواهد داشت. تمامی این موارد می تواند بر میزان آب خروجی، سرعت سرد شدن، دمای آب و کیفیت انتقال گرما تاثیر منفی بگذارند. از همین رو، در دراز مدت احتمال تعمیر یا تعویض آنها وجود خواهد داشت. با این وجود، امروزه پکینگ های فیلمی پیشرفته تری تولید شده اند که با داشتن چین های زاویه دار، مسیرهای باز و لوله دار باعث روانتر شدن حرکت آب و جلوگیری از رشد بیولوژیکی مواد و باکتری های مضر می شود.

انتخاب بین پکینگ فیلم یا اسپلش

هر دو نوع پکینگ اسپلش و فیلمی برای شتاب دهی به تبخیر و مراحل سرد کردن برج خنک کننده ایده آل هستند. اما، پکینگ فیلمی به دلیل ایجاد سطح تماس بیشتر در انتقال گرما بهتر عمل می کند. این نکته را نیز باید مورد توجه قرار دهیم که پکینگ فیلمی به دلیل مجاورت مداوم با آب داغ می تواند دچار خوردگی یا آسیب دیدگی شود.
اگر برج خنک کننده آب بی کیفیت و با عناصر اضافی زیاد را به چرخش در می آورد، باید از یک پکینگ ریزشی یا اسپلش برای عملکرد بهتر برج استفاده شود. همچنین، اگر اب ورودی دمای بسیار بالایی دارد، باید از همین نوع اسپلش استفاده کنید، چراکه میله های فلزی در برابر خرابی و خوردگی مقاوم تر هستند.
وجود برج های خنک کننده در بیشتر صنایع الزامی است. بنابراین نوع و ساختار پکینگ باید متناسب با هدف استفاده، دمای آب ورودی و خروجی، کیفیت آب و … انتخاب شود.