يُعدّ حشو برج التدفق المتقاطع مكوّناً أساسياً في أبراج التبريد، حيث يُستخدم لزيادة مساحة التلامس والوقت بين الماء والهواء لتعزيز تبادل الحرارة. وفيما يلي مقدّمة مُفصّلة لحشو برج التدفق المتقاطع:

الخصائص الإنشائية

تصميم الشكل: يُصنع عادةً من مواد رقيقة كالصفائح، مثل البلاستيك أو البلاستيك المُعزّز بالألياف الزجاجية، ويتوفّر بأشكال مُتعدّدة. ومن الأشكال الشائعة: المُضلّع المُائل، والمُدرّج. وتهدف هذه التصاميم إلى زيادة مساحة توزيع الماء ومسار تدفّقه، ممّا يُمكّن الماء من تشكيل غشاء مائي مُنتظم على سطح مادة الحشو، مع السماح للهواء بالمرور بسلاسة عبر طبقة الحشو، لتحقيق تلامس كامل بين الماء والهواء.

يختلف حجم ومواصفات حشو برج التدفق المتقاطع حسب الطرز المختلفة ومتطلبات تصميم برج التبريد. وبشكل عام، يبلغ ارتفاع الحشو من 0.5 إلى 2 متر تقريباً، بينما يتم تخصيص العرض والطول حسب الأبعاد المسطّحة لبرج التبريد للتكيّف مع الهياكل المختلفة للبرج ومتطلبات توزيع تدفق الماء والهواء.

الخصائص المادية

مقاومة التآكل: غالباً ما تُستخدم مواد بلاستيكية مثل كلوريد البوليفينيل (PVC) والبولي بروبيلين (PP). تتميّز هذه المواد بمقاومتها العالية للتآكل، وقدرتها على مقاومة تآكل المواد الحمضية والقلوية، والأملاح الذائبة، والكائنات الدقيقة في الماء المُتداول، مما يُضمن عدم تلف الحشو بسبب التآكل أثناء الاستخدام طويل الأمد، وإطالة عمره الافتراضي.

مقاومة درجات الحرارة العالية: أثناء تشغيل برج التبريد، يحتاج الحشو إلى تحمل الماء الساخن بدرجة حرارة عالية نسبياً. لذلك، يجب أن تتمتّع المادة المُختارة بمقاومة معيّنة لدرجات الحرارة العالية، وأن تحتفظ بخصائصها الفيزيائية والكيميائية المُستقرة تحت تأثير الماء الساخن على المدى الطويل، دون حدوث تشوّه أو هشاشة أو تليّن، إلخ. فعلى سبيل المثال، يمكن لبعض حشوات PVC المُعالجة خصيصاً أن تعمل بشكل مُستقر لفترة طويلة عند درجات حرارة ماء تتراوح بين 70 و 80 درجة مئوية.

المتانة والقوّة العاليتان: لتحمّل تأثير تدفق الماء والهواء بالإضافة إلى وزنه، يحتاج حشو برج التدفق المتقاطع إلى قوة ومتانة كافيتين. من خلال تصميم تركيبات مُعقولة وتقنيات مُعالجة، يمكن للمواد البلاستيكية أن تتمتّع بقوّة شدّ عالية وقوّة انثناء وصلابة تأثير عالية، مما يُضمن عدم سهولة كسر الحشو أو تلفه أثناء التركيب والاستخدام، والحفاظ على سلامته الهيكلية.

الخصائص السطحية: عادةً ما يتمتّع سطح الحشو بدرجة معيّنة من الخشونة والخاصية المائية، مما يُساعد على تشكيل غشاء مائي مُنتظم على سطحه ويزيد من مساحة التلامس بين الماء والهواء. ويمكن للخصائص السطحية الجيّدة أن تُعزّز كفاءة تبادل الحرارة، ممّا يُمكّن الماء من نقل الحرارة إلى الهواء بشكل أكثر فعالية.

ميزة الأداء

قدرة عالية على تبادل الحرارة: يُمكّن الهيكل والشكل الخاص لحشو برج التدفق المتقاطع الماء والهواء من إجراء تبادل حراري شامل على مساحة تلامس كبيرة. حيث يُشكّل الماء غشاءً رقيقاً ومُنتظماً على سطح مادة الحشو، بينما يتدفق الهواء عبر طبقة الحشو بشكل مُتقاطع، مُتلامساً بشكل كامل مع الغشاء المائي. وبالتالي، يتم نقل الحرارة في الماء إلى الهواء بفعالية، لتحقيق تأثير التبريد. بالمُقارنة مع أنواع الحشو الأخرى، يمكن لحشو برج التدفق المتقاطع تحقيق كفاءة تبادل حرارة أعلى في مساحة أصغر، وتقليل المساحة الأرضية التي يشغلها برج التبريد.

أداء ممتاز في توزيع الماء: يُمكّن تصميم مادة الحشو من توزيع الماء بالتساوي على سطحه، وتجنّب ظاهرة تدفق الماء المُركّز أو الجفاف المُحلي. هذا يُساعد على تعزيز معدل استخدام طبقة الحشو بأكملها، مما يُمكّن كل جزء من الحشو من أداء وظيفة تبادل الحرارة بشكل كامل، وبالتالي تحسين الأداء العام لبرج التبريد. وفي الوقت نفسه، يُساعد توزيع الماء المُنتظم أيضاً على تقليل ترسب القشور والأوساخ على سطح الحشو، وبالتالي إطالة عمره الافتراضي.

خاصية مقاومة منخفضة: يُضمن التصميم الهيكلي لحشو برج التدفق المتقاطع أن تكون مقاومة الهواء صغيرة نسبياً عند مروره عبر طبقة الحشو، مما يمكنه من تقليل استهلاك طاقة المروحة. مع ضمان تأثير تبادل الحرارة الجيّد، يمكن لمقاومة الهواء المنخفضة أن تجعل تدفق الهواء أكثر سلاسة، وتحسين أداء التهوية في برج التبريد، وبالتالي تعزيز تأثير التبريد، وفي الوقت نفسه تقليل تكلفة التشغيل.

قدرات مقاومة الشيخوخة والتلوث البيولوجي: يتمتّع حشو برج التدفق المتقاطع عالي الجودة بأداء ممتاز في مقاومة الشيخوخة، ويمكنه الحفاظ على أداء مُستقر تحت التعرض طويل الأمد للأشعة فوق البنفسجية، وتغيرات درجة الحرارة، وتأثير المواد الكيميائية. بالإضافة إلى ذلك، تتمتّع بعض الحشوات أيضاً بخاصية مقاومة التلوث البيولوجي، والتي يمكنها تثبيط نمو وتكاثر الطحالب والبكتيريا والكائنات الدقيقة الأخرى على أسطحها، وتقليل انخفاض كفاءة تبادل الحرارة ومشاكل الانسداد الناتجة عن التلوث البيولوجي، وخفض تكاليف الصيانة.

مجال التطبيق

نظم التبريد الصناعية: تُستخدم على نطاق واسع في أنظمة التبريد في المجالات الصناعية مثل الطاقة والهندسة الكيميائية والمعادن والآلات، حيث تُستخدم لتبريد الماء الساخن الناتج عن مُعدّات العمليات المُتعدّدة، مثل ماء التبريد للمكثّفات في مجموعات المولّدات وماء التبريد المُتداول لأوعية التفاعلات الكيميائية. باستخدام حشو برج التدفق المتقاطع، يمكن خفض درجة حرارة الماء بفعالية، وضمان التشغيل الطبيعي لمُعدّات العمليات وتحسين كفاءة الإنتاج.

أنظمة تكييف الهواء المركزية: في أنظمة تكييف الهواء المركزية للمباني التجارية، ومباني المكاتب، والفنادق، وأماكن أخرى، يُعدّ حشو برج التدفق المتقاطع مكوّناً هاماً لبرج التبريد. ويُستخدم لتبريد الماء الساخن الناتج عن الوحدة الرئيسية لتكييف الهواء، وتوفير ماء تبريد منخفض الحرارة لنظام تكييف الهواء، وبالتالي تحقيق تنظيم وتبريد الهواء الداخلي. تُساعد قدرة تبادل الحرارة عالية الكفاءة وخصائص المقاومة المنخفضة لحشو برج التدفق المتقاطع على تقليل استهلاك الطاقة في نظام تكييف الهواء المركزي، وتحسين كفاءة النظام الاقتصادية.

مجالات أخرى: في بعض المجالات الخاصة التي تتطلّب التبريد، مثل تبريد خزانات التهوية في محطات معالجة مياه الصرف الصحي وأنظمة التبريد في مراكز البيانات، تمّ تطبيق حشو برج التدفق المتقاطع أيضاً. حيث يمكنه توفير حلول تبريد مُوثوقة لهذه الأنظمة، وتلبية المتطلبات الخاصة للمختلف الصناعات من حيث تأثير التبريد وجودة المياه.