کولینگ تاور (برج خنک کننده ) نوع خاصی از مبدل های حرارتی است که شرایط تماس آب و هوا را ایجاد کرده تا دمای آب کاهش یابدو یکی از اساسی ترین اجزای تاسیسات مکانیکی یک واحد صنعتی است.

بطور خلاصه ، هدف آن خنک کردن آبی است که توسط تجهیزات و فرآیندهای صنعتی گرم می شود . به طور کلی کار آن خنک کردن آب می باشند کولینگ تاور بنحوی که گرمای تولید شده توسط کندانسور را به محیط آزاد منتقل میکند و آب گرم خروجی از کندانسور به بالای خنک کن پمپ می شود و از آنجا به تشتک آن میریزد . آب گرم شده برای خنک شدن به این دستگاه بازمی گردد . آب در آن به گردش در می آید و از بالای برج به طرف پایین ریخته میشود. این آب در حین سقوط از درون پوشش های داخلی کولینگ تاور با هوا برخورد کرده و گرمای خود را به هوا می دهد.

اجزای اصلی کولینگ تاور

بدنه و پوسته کولینگ تاور casing – frame : اغلب در ساختار خود بدنه ای دارند که آنها را محافظت می کند و موتورها ، فن ها و دیگر اجزا را پوشش می دهد.

واسطه های انتقال حرارت Fill: درون هر دستگاه واسطه انتقال حرارت وجود دارد که لاپرکن با آکنه نامیده میشود. وظیفه این قطعات فقط این است که قطرات آب را به ذرات ریز تر تبدیل کنند و سطح انتقال حرارت را افزایش دهند تا انتقال حرارت بین آب و هوای ورودی به سادگی انجام شود. بیشتر از چوب یا پلاستیک ساخته شده اند . آکنه ها باید طوری انتخاب شوند تا هم سطح تماس و هوا برای نسبت های بالای انتقال حرارت و انتقال جرم مناسب باشند و هم مقاومت کمتری در مقابل جریان هوا داشته باشند. آکنه ها باید محکم ، سبک و در برابر خوردگی و خراب شدن مقوام باشند. دو نوع آکنه که در کولینگ تاور استفاده می شود عبارت اند از : ترشحی و فیلمی

پر کننده ترشحی splash packing : در این نوع آکنه ها آب بر اثر برخورد با تیغه ها و پخش به صورت قطره قطره در آمده که در نتیجه ایجاد سطح وسیعی می نماید . از آنجایی که قطرات آب همواره پیوسته بوده و وزن سنگین دارند اینو نوع دسته بندی ممکن است در اثر جریان دائمی از هم گسیخته گردد.

پرکننده فیلمیFilm Packing : در این نوع آکنه ها سطح وسیع از آب در اثر جریان آن در روی تیغه ها بوجود می آید و به طرق گوناگونی می توان چنین سطح وسیعی ایجاد کرد.

حوضچه آب خنک cold water basin : حوضچه آب خنک در پایین برج قرار دارد . آب خنکی که از پخش کننده ها فرود می آید را جمع آوری میکند . حوضچه اغلب یک چاهک برای تخلیه آب خنک دارد . در بیشتر برج ها حوضچه آب خنک در زیر تمام سینی ها قرار دارد.

قطره برگردانها یا حذف کننده ها drift eliminator : آنها قطرات آب موجود در بخار را به تله می اندازند تا وارد اتمسفر نشوند . به این وسیله از خارج شدن قطرات آب به وسیله کشش هوا از برج جلوگیری می کند. تیغه ها معمولا طوری نصب می شوند که با سطح افق زاویه ای در حدود 45 درجه بسازد. جنس این تیغه ها از چوب ، فلز یا پلاستیک ممکن است ساخته شده باشد .

ورودی هوا air inlet : دریچه ای برای ورود هوا به کولینگ تاور وجود دارد. ورودی هوا ممکن است در طرح های متقاطع در اطراف بالا قرار داشته باشد یا مثل طرح های متقابل در کف یا قسمت پایین کولینگ تاور قرار گیرد.

کرکره ها louvers : معمولا با جریان متقاطع دارای کرکره های ورودی هستند که وظیفه آنهاست که جریان هوا را به طور یکنواخت روی سینی ها پخش کند و آب را نگه دارند. بعضی طرح های با جریان متقابل کرکره لازم ندارند.

نازل ها nozzles: آب را به صورت اسپری روی سینی ها می پاشد .در برج های خنک کننده توزیع یکنواخت آب روی سینی ها باعث می شود سطوح سینی ها به خوبی خیس شوند. نازل ها می توانند ثابت باشند و طرح های اسپری مربعی یا گرد داشته باشند یا قسمتی از یک جز دوار باشند که در کولینگ تاور متقاطع دیده می شود.

فن هاfans : روی بدنه آن سوار می شود و آبی را که از بالای برج توسط نازل ها روی صفحه پایینی پاشیده می شود خنک می کند. فن جریان محوری سانتریفیوژی در برج خنک کن استفاده می شود. معمولا در برج های با جریان هوای دمیده شده از فن محوری و در کولینگ تاور با جریان هوای مکیده شده از هر دو نوع فن های محوری و سانتریفیوژی استفاده میشود.

فلز مربوط به پوشش موتور باید به پوشش موتور باید به منظور یافتن علامت خوردگی بررسی شود و پیچ هایی که موتور را به اسکلت اصلی متصل می کنند باید از نظر محکم بودن و سفتی مورد بررسی قرار گیرند. هنگام کار کردن فن در کولینگ تاور به صدای آن با دقت گوش کنید تا صدای یاتاقان های فرسوده و برخورد پره های فن به پوشش محافظ را بشنوید.

کولینگ تاور  در شکل و انواع مختلف ساخته و دسته بندی می شود.

فاکتور های عملکرد برج خنک کننده
انتخاب برج خنک کننده بر اساس یک سری پارامترهای عملکردی خاص( از قبیل سرعت جریان آب کندانسور ، محدوده انتخابی دما و دمای مرطوب محیط) منجر به ایجاد مشخصه برج خنک کننده می شود. 
1)    دمای مرطوب هوای ورودی ( محیط )
2)    سرعت جریان آب کندانسور 
3)    اپروج ( اختلاف دمای آب ورودی کندانسور و دمای مرطوب هوای ورودی برج برحسب فارنهایت )
به محض انتخاب برج و تعیین مشخصه آن ، هرگونه تغییر در سه فاکتور فوق باعث تغییر در برج خنک کننده می شود.

معمولا پارامترهای عملکرد برج که در معرض تغییر قرار می گیرند عبارتند از : 
1)    افزایش دمای مرطوب ورودی. غالبا دمای محیط نادرستی برای تنظیم برج انتخاب می شود.
2)    افزایش بار گرمای دفع شده. این موضوع باعث افزایش سرعت جریان آب کندانسور و افزایش محدوده ( افزایش دمای آب کندانسور و دمای مرطوب ورودی) می شود. بنابراین سه رابطه تاثیر عملکردی وجود خواهد داشت.

سیستم های آب کندانسور و برج های خنک کننده اصطلاحات خاص خود را دارند که عبارتند از : 
اپروچ : اختلاف دمای آب ورودی کندانسور و دمای مرطوب هوای ورودی برج برحسب فارنهایت.
زیرآب کشی یا خروج تدریجی سیال : آب کندانسور خارج شده از سیستم برای کنترل غلظت ذرات جامد یا هرگونه ناخالصی موجود در آب.
Btu: مقدار گرمای مورد نیاز برای افزایش یا کاهش دمای یک پوند آب به میزان یک درجه فارنهایت.

الف ) ﻓﻦ ﺑﺮج ﺧﻨﻚ ﻛﻨﻨﺪه (ﻛﻮﻟﻴﻨﮓ ﺗﺎور)Cooling Tower Fan     

ب) دراﻳﻮ ﺷﻔﺖ(ﻣﺤﻮر) ﺑﺮج ﺧﻨﻚ ﻛﻦ (ﻛﻮﻟﻴﻨﮓ ﺗﺎور) Cooling tower drive shaft

ج) فن استک برج خنک کن (کولینگ تاور) Cooling tower fan stack

د) ﮔﻴﺮﺑﻜﺲ ﺑﺮج ﺧﻨﻚ ﻛﻦ (ﻛﻮﻟﻴﻨﮓ ﺗﺎور)Cooling tower gear box

ر) ﻗﻄﺮه ﮔﻴﺮ- ﺷﺒﻨﻢ ﮔﻴﺮ ﺑﺮج ﺧﻨﻚ ﻛﻦ (ﻛﻮﻟﻴﻨﮓ ﺗﺎور)Drift eliminator 

ز) ﭘﻜﻴﻨﮓ - ﺑﺮج ﺧﻨﻚ ﻛﻨﻨﺪه (ﻛﻮﻟﻴﻨﮓ ﺗﺎور) Cooling tower Fill Media

ژ)  ﻛﺎﻧﺎل – نازل برج خنک کننده

ک) بدنه (فایبرگلاس – بتونی - ﻓﻠﺰی)   

گ) حوضچه آب خنک cold water basin