مقایسه پکینگ PP و PVC در برج‌های خنک کننده

پکینگ چیست؟ دلیل استفاده از پکینگ در برج‌های خنک کننده چیست؟ چرا برای گرفتن گرمای نهان آب (محلول) در کولینگ تاورها از پکینگ (بسته بندی ویژه جهت گرفتن سرعت عبور آب و برگشت به چیلر) استفاده می‌شود؟ چه زمان باید از پکینگ‌هایی با کیفیت پلی وینیل کلراید (PVC) استفاده کرد؟ چه زمان باید از پکینگ در کولینگ تاور با کیفیت پلی پروپیلن (PP) استفاده کرد؟ به چه دلیل در برج‌های خنک کننده تعداد و جنس پکینگ مهم است؟ در این مقاله از کارا فناور اطلس پارسی، قصد داریم تا به موضوع پکینگ‌ها و مقایسه پکینگ PP و PVC در برج‌های خنک کننده بپردازیم.

پکینگ برج خنک کننده

در زمان‌های دور که هنوز علم پیشرفت به شکل امروز را نداشت این فکر که چگونه می‌توان اجسامی داغ مانند آهن و دیگر فرایندهای حرارت زا را خنک و در دمای مشخصی نگه داشت، همیشه مورد سوال بوده است. برخی صنایع به دلیل بالا نبودن حرارت کار فقط از هوای در گردش در سیستم بابت خنک کاری استفاده و برخی به دلیل بالا بودن دمای کار (صنایع ذوب آهن و دیگر صنایع وابسته) از آب به عنوان مایع اصلی در گرفتن و انتقال دمای کار استفاده می‌کردند؛ به صورتی که این دو عامل (هوا و آب) همیشه در تمامی صنایع جهان مورد استفاده بوده است.

با گذشت سال‌ها و پیشرفت تکنولوژی همپنین تلاش‌های شبانه روزی دانشمندان مخصوصاً در حوزه تاسیسات و تهویه مطبوع به طور جمعی به این نتیجه رسیدند که اگر بخواهند بابت خنک کاری دستگاه‌های صنعتی، همیشه از گردش آب در فضای‌های باز (استخر، پاشش آب، واتر جت‌ها و …) استفاده کنند نه تنها با مشکل کمبود جهانی آب مواجه خواهند شد، بلکه از نظر علم مهندسی تاسیسات نیز این روش با منطق جور در نمی‌آید.

بنابراین می‌توان به این نتیجه رسید که بابت کنترل هدر رفت آب، این مایع پر ارزش را در سیکلی بسته ی تَر (برج خنک کن یا همان کولینگ تاور) به صورت مهار شده کنترل و همان روش خنک کاری را ادامه دهند. بنابراین کم کم این ایده شکلی مهندسی به خود گرفت و برج‌های چوبی (بدنه چوبی و صفحات چوبی) مورد طراحی اولیه قرار گرفت.

در این مدل از کولینگ تاورهای چوبی بیشتر از چوب‌هایی استفاده می‌شد که در منطقه موجود بود و هنوز این نوع از برج‌های خنک کننده امروزی (کولینگ تاورهای هذلولی، مدور، مکعبی، ذوزنقه‌ای و….) که شکلی جهانی به خود گرفته‌اند، تولید نشده بود.

سپس کم کم در طول زمان، برج‌های چوبی در مصرف بهینه آب اهمیت به سزایی پیدا کرد و کاربرد آن هر روز بیشتر شد سپس با کمک مهندسی‌های انجام شده این مسئله عنوان شد که چوب که خود در جهان دارای محدودیت است. شاید گزینه مناسب‌تری بابت جایگزینی داشته باشد که با کمک علم شیمی و بیوشیمی انواع جایگزین آن به اسم امروزی (پکینگ‌های برج خنک کننده) تولید شد.

در ابتدا، این نوع از پکینگ‌ها مشکلاتی از جمله تغییر شکل (دفرمه شدن)، کیپ شدن (گرفتگی بر اثر شکستگی)، شکستن (بر اثر فشار بیش از حد بار و پلاستیک از نوع بی کیفیت) و مشکلاتی دیگر باعث می‌شد که مجدد بسیار از صنایع نیم نگاهی به همان پکینگ‌های اولیه (چوبی) انداخته و از این نوع جدید که امروزه البته بسیاری از آن دردسرها رفع شده است، عبور کنند.

یکی از انواع مشکلاتی که در برج‌های خنک کننده (کولینگ تاور) عدم رعایت مهندسی در ساخت بود. اگر بخواهیم روشن‌تر این موضوع را بررسی کنیم می‌توان به این موضوع اشاره داشت که در بسیاری از موارد برج‌های قدیمی (چوبی و بتنی) هیچگاه در نرم افزارهای امروزی طراحی و ساخت نمی‌شدند، بلکه بر اساس میزان آبی که با مقیاس متر مکعب در ساعت یا لیتر در ثانیه مورد نیاز آن صنعت خاص بود بر اساس تشتی که در برج خنک کننده وجود داشت، کولینگ تاور را ساخته و بدون در نظر گرفتن ارتفاع برج خنک کننده، نوع فن، میزان دور فن، نیاز به اینورتر در الکتروموتورفن و دیگر مسائل کولینگ تاور را به مرحله عمل می‌رساندند. پس اینکه مشکلی از لحاظ دبی مورد نیاز یا نوع پمپ مسئله ساز باشد وجود نداشت، زیرا به صورت واقعی موضوع با اهمیتی برای صنعت نبود.

پکینگ PP و PVC برج‌ خنک کننده

با گذشت زمان، شاید در دهه‌های آخر قرن حاضر این سوال عنوان شد که تا چه زمان می‌توان از هدر رفت آب چشم پوشی کرد و آن را بی اهمیت دانست؟ پس دستگاهی مورد بررسی و طراحی‌های اولیه قرار گرفت که به آن سیستم خنک کننده مدار باز که خود دارای انواع (کولینگ تاور های بالا زن و کولینگ تاور های جلو زن) تقسیم می‌شود، گفته شد.

در سال‌های 1350 تا حدود اواخر سال 1368 تنها از برج‌های خنک کننده فلزی (گالوانیزه) با سیستم هوایی جهت متقاطع (کراس فلو) با فن جلوزن استفاده می‌شد و کلیه چیلرهای ساختمانی و صنعتی (آب خنک) از این نوع کولینگ تاورها با پکینگ‌های چوبی استفاده می‌کردند، این سیستم با پکینگ‌های چوبی بازدهی بالایی داشت.

تنها مشکل آن که باعث شد کم کم از بازار کنار گذاشته شود خرابی‌های پی در پی پکینگ‌های چوبی و شکستگی و گرفتگی مسیر پمپ بود که باز باعث شد علم مهندسی شیمی و فیزیک به کمک یکدیگر نوع جدیدی از پکینگ‌ها با طول عمر بالا به نام پکینگ‌های (پلی وینیل کلراید) یا همان پکینگ‌های پی وی سی (PVC) را تولید کنند.

این نوع از پکینگ‌های کولینگ تاور آنقدر دارای مزیت نسبت به نوع چوبی خود بودند که گاهی برج‌های قدیمی را با این نوع از پکینگ‌ها جایگزین می‌کردند که البته مشکلاتی پیش می‌آمد. زیرا چوب در طراحی آن دسته از برج‌های خنک کننده گالوانیزه (فلزی)، قدرت خنک کاری بسیار بالاتری داشت و پس از جایگزینی با نوع پلاستیکی پکینگ ظرفیت چیلر تا حدی زیاد کاهش پیدا می‌کرد.

در صنایع ذوب آهن و دیگر صنایعی که دمای کاری بسیار بالایی داشت (بالای 70 درجه سانتی گراد)، هیچ گزینه‌ای به عنوان جایگزین بابت برج‌های خنک کننده بتنی و هذلولی بابت کنترل هدر رفت آب پیدا نمی‌شد تا اینکه نوع جدیدی از نسل پکینگ‌های برج خنک کننده به نام پکینگ پلی پروپیلن یا پکینگ‌های (PP) روانه بازار شد.

این نوع جدید از پکینگ‌ها آن قدر کیفیت کاری بالا و مقاوم نسبت به نوع پلی وینیل را داشت که حتی در دماهای بالای 50 تا 90 درجه سانتی گراد می‌توانست با بازدهی بسیار خوبی بدون تغییر شکل و دفرمه شدن در برج‌های مدار باز به کار گرفته شود، پس کم کم پکینگ‌های برج‌های خنک کننده (پکینگ‌های کولینگ تاور) مدار باز از نوع پی وی سی P.V.C به نوع پلی پروپیلن تغییر شکل داد و عمر کاری این سیستم بسیار بالا رفت.

در برخی صنایع میزان عبور آب در برج از روی پکینگ‌ها (از هر دو نوع) بسیار مهم بود. برای مثال از زمانی که نازل آب را به صورت‌های مختلف (مربع پاش، گرد پاش، اکوجت، پاشش ثقلی و ….) روی پکینگ می‌ریزد تا زمانی که در تشت برج خنک کننده تجمع یافته و آماده تبادل گرما در مسیر پمپ گردد حتی ثانیه‌ها اهمیت داشت.

پس درواقع این موضوع به صورت سوالی مهم شکل گرفت که چطور می‌شود، سرعت عبوری آب را کنترل کرد و چگونه می‌شود گرمای بیشتری از آب را به هوای محیط منتقل و در نتیجه آب با دمایی نزدیک‌تر به دمای مرطوب منطقه را از سیستم برج خنک کننده به سمت چیلر یا هر دستگاه دیگر روانه ساخت که با تلاش دانشمندان و مهندسین این صنعت پکینگ‌های مختلف از جمله پکینگ‌های بلوکی، دایره‌ای (رول)، فیلمی، ورقه‌ای و انواع پکینگ‌های کولینگ تاور شکل گرفت.

در برج‌های خنک کننده مدار باز، معمولاً از پکینگ‌های شانه تخم مرغی با گام های 12 تا 19 استفاده می‌شود که بسته به نیاز به سرعت عبوری آب، سختی آب منطقه و دیگر عناصر که باید هر کدام جدا بررسی می‌گردد از نوعی ویژه استفاده می‌شود.

در برج‌های مدار باز که صنایع شیمیایی از جمله پتروشیمی استفاده می‌شود، معمولاً نوع لوله‌ای با سرعت عبور بسیار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد که علاوه بر زمان عبور بسیار کم در این نوع پکینگ‌ها مقاوت آن نیز بسیار بالا بوده و به سختی دچار گرفتگی می‌شوند.

در پروژه‌هایی که دارای دمای کاری بسیار بالایی مانند 110 یا بیشتر هستند، از انواع پکینگ با جنس پلی پروپیلن، اما از نوع تریکل استفاده می‌شود به صورت که طراحی سازه‌های این نوع از پکینگ‌ها به صورتی است که به جای عبور آب به طور مستقیم از روی این سیستم، به صورت مورب و تغییر مسیر بسیار زیاد انجام می‌شود. به گونه‌ای که با این تغییر مسیرهای مدام و عبور هوا با مدت زمانی بسیار بالاتر از روی آب فرصت این به وجود می‌آید که دلتا تی ΔΤ بسیار بیشتر شده و دمای آب افت قابل ملاحظه‌ای کند.

بنابراین اگر بخواهیم به طور کلی از ابتدا تا کنون به این سیستم نگاهی بیندازیم می‌شود اینطور عنوان نمود که هیچ گاه به طور کلی نمی‌شود، جلوی هدر رفت آب را چه از طریق برج‌های خنک کننده امروزی و چه از طریق سیستم قدیم گرفت. اما می‌توان با استفاده از علم و مهندسی مصرف آب آن را به حداقل رساند به صورتی که حتی برج‌های مدار بسته (هیبریدی و آدیاباتیک) بسیار به این خواسته جامعه مهندسی کمک کرده است، ولی باید بدانیم که هیچ گاه نباید کلیت مسئله را زیر سوال برد که جایگزین آب بسیار مهم‌تر از این موضوع است که بخواهیم آن را به حداقل برسانیم.

تفاوت روش تولید پکینگ PP و PVC

جنس پکینگ‌ها با توجه به پیشرفت گسترده در صنایع مختلف و لزوم به کارگیری فن‌آوری نوین برای کاهش تلفات تولید و بهره وری بیشتر از تجهیزات موجود، شرکت‌های تولید کننده پکینگ فیلم و نیز برای افزایش راندمان کارکرد محصولات، به مرور هدف تولیدی خود را از تولید و ساخت پکینگ PVC به سمت تولید و ساخت پکینگ PP هدایت داده‌اند.

به دلیل مشخصات ساختاری پلیمر پلی پروپیلن، فرم دهی و تولید ورق آن نیاز به توانایی تکنولوژیکی بالایی دارد. بدین منظور ابتدا با اکسترود کردن صفحات در یک دمای خاص آن را وارد قالب کرده تا به فرم دلخواه به آن شکل بدهند و در عین حال خواص مکانیکی مورد نظر را نیز در این صفحات موجدار حفظ کنند. با انباشت این صفحات در پالت، آنها به محل نگهداری فرستاده می‌شوند تا به یکدیگر جوش داده شده و در داخل برج چیده شوند.

مزایای پكينگ‌های PP نسبت به پکینگ‌های PVC

پكینگ‌های از جنس PP برای برج‌های خنک كننده بيشترين و بهترين جايگزين براي پکینگ‌های PVC است و در مقايسه با PVC از مزايای متعدد و بالايي در زمينه كاركرد در برج‌های خنک كننده برخوردار است. از آن جمله می‌توان به موارد زير اشاره كرد:

• كمترين احتمال صدمه ديدن در هنگام نصب و جابجايی كه در نتيجه استفاده از مواد مرغوب
• به دلیل رعايت مسائل زيست محيطي، پکینگ PP داراي شرايط بهتری جهت بازگشت به طبيعت می‌باشد و عاري از مواد سمي است (هالوژن‌ها و فلزات سنگين)
• در قطره‌گير و پکينگ‌های PP جهت اتصال سطوح به يکديگر از هيچ حلالي استفاده نمی‌شود
• عدم وجود سايش و پوسيدگی در اين پکينگ‌ها بعلت نداشتن ذرات ریز
• کمترين خطر در هنگام نصب و اجراي پروژه به خاطرعدم استفاده از حلال جهت اتصال سطوح به يکديگر
• بخاطر داشتن دانسيته کمتر باعث می‌شود تا ساپورت‌ها و ديواره‌های برج بتوانند نازکتر ساخته شده و فشار كمتری به سازه وارد شود
• دارا بودن مقاومت بالاتر در برابر مواد شيميايی نسبت به PVC
• محصولات PP همچنين برای مصارف آب آشاميدني نيز تأييد شده‌اند
• ساده، بی عيب و بدون درد سر

خرید پکینگ PP و PVC

در خرید پکینگ‌های PP و PVC برج خنک کننده بایستی به پارامترهای مختلفی توجه داشت تا بهترین راندمان و نتیجه ممکن را از آنها به دست آورد. از جمله پارامترهای موثر بر انتخاب می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• نوع برج خنک کننده
• متریال استفاده شده در پکینگ برج خنک کننده
• درصد لزج بودن پساب یا سیال موجود در چرخه
• میزان راندمان حرارتی و گرمایی دستگاه
• درصد سختی آب
• میزان احتمال رسوب پذیری پکینگ
• درصد قلیایی و اسیدی بودن یا بازی بودن آب و یا هر سیال دیگر
• درصد آلودگی و سختی آب موجود در چرخه صنعت
• دمای آب گرم ورودی به برج خنک کننده (لازم است که به میزان تحمل دمایی پکینگ فیلمی یا اسپلش توجه داشته باشید)

قیمت پکینگ PP و PVC

قیمت پکینگ برج‌های خنک کن PP و PVC غالباً براساس دو واحد شمارش تعیین می‌‌شود:

• حالت اول قیمت پکینگ کولینگ تاور بر اساس هر بلوک محاسبه و اعلام می‌شود
• در حالت دوم نیز قیمت پکینگ برج خنک کننده بر اساس متر مکعب تعیین می‌شود
  بد نیست بدانید که اگر قرار باشد که مثلاً قیمت پکینگ مدیا بر اساس بلوک تعیین گردد، بایستی توجه نمود که ابعاد بلوک فیلینگ برج خنک‌ کننده در حالت استاندارد و در بیشتر تیپ‌های تولیدی معادل 30*30*120 سانتی متر است. حال اگر مطابق نیاز ابعاد دیگری مد نظر قرار گیرد، مقدار مورد نظر از قالب فوق برش خواهد خورد. لذا پرت یا مازاد برش مورد نظر از بلوک نیز به همین روش روی قیمت کل محاسبه خواهد شد.

البته اگر گلیه بلوک‌ها از ابعاد معین و بخش پذیری نسبت به یک بلوک واحد برخوردار باشد، این پرت و یا مازاد برش به حداقل خود خواهد رسید. بطور کلی قیمت پکینگ برج خنک کننده و قیمت پکینگ برج‌های خنک کن PP و PVC، با توجه به پارامترهایی چون:

• نوع کاربرد
• حجم مورد نیاز
• سطح ویژه (افزایش یا کاهش تراکم ورقه‌‌ها که گام نیز نامیده می‌‌شود. مجموعاَ به هر میزان که سطح ویژه بیشتر شود، بر قیمت پکینگ برج حنک کننده نیز افزوده می‌شود)
• ابعاد برش
• کیفیت مواد اولیه
• متریال کاربردی جهت تولید تعیین می‌‌گردد

همچنین باید در نظر داشت که بسته به نوع تاور خنک ساز، در حدود 10 الی 20% قیمت کلی برج خنک کننده مربوط به پکینگ کولینگ تاور است. به همین جهت در انتخاب فیلینگ‌ها نهایت دقت را داشته باشید تا متحمل هزینه‌های بیشتری نشوید.

جمع بندی

پکینگ‌های کولینگ تاور چه از نوع پلی وینیل و چه از نوع پلی پروپیلن در حالت کلی باید از نظر کیفیت و دمای آب و نیاز پروژه برای خریداران عزیز تفکیک شوند و این موضوع که همیشه بخواهیم پکینگ با کیفیت بالاتر را مطرح کنیم خیلی صحیح نیست، زیرا مزیت هر نوع برج خنک کننده و پکینگ نسبت به پروژه متفاوت است.

برج‌های خنک کننده مدار بسته به دلیل درگیر نبودن مستقیم پکینگ‌ها با آب در حال گردش و فقط استفاده به عنوان عامل کمک رسانی به خنک کردن بیشتر لوله‌ها (مسی، گالوانیزه، استیل )، در نتیجه آب در سیکل مدار بسته، می‌توان همیشه از پکینگ‌های ارزان قیمت‌تر (پلی وینیل کلراید) استفاده کرد؛ اما خوب به این موضوع که همیشه کلمه درستی نیست نیز باید دقت داشت.

پس از نظر کیفیت می‌توان به ترتیب به سه پکینگ (اسپلش یا ضد رسوب از نوع تریکل و نت، فیلم، لانه زنبوری {پلی وینیل و پلی پروپیلن}) اشاره کرد، ولی همیشه کیفیت را نمی‌توان فدای قیمت و توان خرید (بودجه) پروژه و در ننیجه انتخاب اشتباه کرد.

سوالات تکمیلی