کولینگ تاور (cooling tower) یا با ترجمه فارسی، دستگاه خنک کننده آب بوده که به آن کولینگ تاور آب نیز گفته می‌شود. کلمه کولینگ در زبان انگلیسی به معنای خنک کننده بوده و تاور نیز به معنای برج یا سازه می باشد. ترکیب این دو کلمه معادل کولینگ تاور تلقی می‌شود که یکی از رایج ترین منابع آب سرد کن صنعتی به شمار می‌آید. کولینگ تاورها از سالیان دراز در کاربری خنک کننده چیلر و کاربری های صنعتی بکار برده می شود. کولینگ تاورها انواع مختلفی دارند و با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی مهندسی تغییرات زیادی کرده‌اند.
کولینگ تاور ممکن است با سازه بتنی، گالوانیزه یا فایبرگلاس تولید گردد که امروزه بیشتر تولیدات این محصول برودتی با بدنه کامپوزیت (فایبرگلاس) عرضه می‌شود. استفاده از فایبرگلاس در ساختار بدنه کولینگ تاور سبب افزایش طول عمر بدنه و مقاومت بدنه در برابر خوردگی با آب شده است.
انواع کاربرد کولینگ تاور
کولینگ تاورهای خنک کننده چیلرها عمدتاً در سیستم‌های سرمایش مرکزی با چیلر آبی کاربرد دارند. این نوع کولینگ تاورها با دو سازه فلزی و گالوانیزه تولید می‌شوند که از گذشته تا بحال نیز کاربرد دارند. کولینگ تاور گالوانیزه به لحاظ کاربری به دلیل رسوب و گرفتگی زیاد امروزه دیگر توسط تولیدکنندگان تولید نمی‌شود. بیشتر سیستم‌های سرمایشی امروزه در خنک‌کاری چیلر از برج خنک کننده فایبرگلاس استفاده می‌نمایند. کولینگ تاور علاوه بر کاربری در سیستم‌های تهویه مطبوع ساختمان، در بیشتر سیستم‌های صنعتی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در صنایع مختلف کشور از جمله فولاد، نفت و پتروشیمی امروزه این سردکن‌ها کاربرد زیادی پیدا کرده‌اند. بیشتر تولیدات صنایع کشور به منظور خنک کردن دستگاه‌های خود نیازمند منبع سرمایشی مثل کولینگ تاور یا چیلر می‌باشند. طراحی صحیح سیستم سرمایشی دستگاه‌های صنعتی از حساسیت بالایی برخوردار است زیرا عدم کارایی مناسب این بخش سبب کاهش تولید می‌شود. کولینگ تاور در این زمینه همواره کمک بسزایی در افزایش راندمان تولید در صنایع مختلف نموده است.
نحوه خنک کاری آب در کولینگ تاور
هنگامی که در چای با هوای دهان خود می‌دمیم جریان هوا با برخورد با سیال سبب خنک شدن آن می‌شود. عملکرد کولینگ تاور هم مشابه همین فعالیت با هدف کاهش دمای آب در نظر گرفته می شود. ایجاد یک جریان هوا و تماس آن با آب داغ سبب تبادل حرارت و جرمی می شود که اساس و پایه کار کولینگ تاور می باشد.
گرمایی که از آب داغ به هوای بیرون انتقال می یابد با دو روش کلی تعریف و تحلیل می شود. در روش اول هوای سرد بیرون در تماس با آب به دلیل داشتن دمای پایین تر نسبت به آب، گرمای این سیال را جذب می کند. روش دوم نیز هوای خشک با اختلاط با درصدی بخار آب اشباع شده و گرمای مورد نیاز جهت تبخیر در واقع از خود جریان آب گرفته می شود. در روش دوم به نرخ تبادل انرژی صورت پذیرفته گرمای محسوس نیز گفته می‌شود.
پمپ کولینگ تاور (پمپ برج خنک کننده)
پمپ کولینگ تاور، مأموریت دارد که آب خنک شده حاصل از برج خنک کن را پس از گردش در تجهیرات صنعتی و گرفتن گرمای تجهیزات، به بالای برج های خنک کننده صنایع ( شیمیایی، فولاد، پتروشیمی و …) برساند و پس از خنک شدن آب توسط برج خنک کن این فرایند را تکرار کند در این فرایند آب خنک شده پس از ورود به پمپ، توسط پروانه های برج خنک کننده پرتاب شده و مسیر زیادی را می تواند با فشار زیاد طی کند تا پس از اخذ گرمای تجهیزات صنایع بمنظور استفاده مجددا آب سرد آن را به بالای برج خنک کن برساند.
خنک سازی تجهیزات صنایع فرایندی از قبیل پتروشیمی، پالایشگاهی، فولادی و .. موضوعی حیاتی برای صنایع مذکور می باشد، ظرفیت کاربری این پمپ متناسب با نیاز صنایع، به نسبت نوع و مدل پمپ متغیر و گاهاً تا 4500 مترمکعب بر ساعت تخمین زده می شود .
همه مراحل ساخت و مونتاژ این محصول در شرکت همگام صنعت انجام شده و با نام پمپ کولینگ تاور ( ساخت ایران- همگام صنعت ) عرضه می گردد .
اجزا و قطعات اصلی برج خنک کننده (کولینگ تاور)
- فن: مکانیزمی جهت جابجایی اجباری هوا درون برج خنک کننده می باشد. یا از نوع محوری (مکنده) است که در بالای برج قرار می گیرد و یا از نوع سانتریفیوژ (دمنده) که در جلوی برج تعبیه می شود.
- نازل های آب پاش: نازل هایی نصب شده در کلکتور آب ورودی به برج، که جریان آب داغ واردشده را بر روی پکینگ ها توزیع می کنند. اتمیزه شدن آب توسط نازل ها، علاوه بر پراکندگی بهتر آن روی سطوح پکینگ، منجر به کاهش فشار آب شده که دمای تبخیر آن را پایین می آورد. ضمن آنکه با تبدیل شدن آب به قطرات متعدد، سطح تماس میان آب و هوا نیز افزایش می یابد.
- پکینگ: عاملی است جهت افزایش سطح تماس میان آب و هوا که منجر به تشدید فرایند تبخیر می شود. به طوری که پس از پاشش آب توسط نازل ها، آب به صورت لایه های نازک در سطوح پکینگ، کاملاً پخش شده و این چنین در تماس با هوای بیشتری قرار می گیرد. علاوه بر این، بواسطه به تله افتادن آب درون پکینگ، زمان بیشتری برای تبخیر آن به وجود خواهد آمد.
- پورت آب جبرانی: متصل به شناوری است که با پایین آمدن سطح آب درون تشتک برج (ناشی از تبخیر و تخلیه آب) آب جبرانی را تغذیه می کند. اساس کار شناور متصل به این پروت دقیقا مشابه شناور در کولرهای آبی است. زمانی که سطح آب داخل تشتک کاهش می یابد، شناور به سمت پایین حرکت می کند و آب بیشتری به داخل کولینگ تاور وارد می شود و بالعکس، زمانی که سطح آب داخل تشتک افزایش می یابد، شناور بر اساس قانون شناوری پاسکال، به سمت بالا حرکت می کند و مسیر آب ورودی به داخل تشتک را محدود تر می کند. در واقع وظیفه شناور و پورت آب جبرانی این است که سطح آب داخل تشتک برج خنک کننده را در سطح بهینه ای حفظ کند.
- پورت آب سر ریز: در صورت خرابی شناور و عمل نکردن آن هنگام پر شدن تشتک برج، از طریق این پورت، آب اضافی از تشتک سرریز می شود. چراکه در صورت تجمع بیش از حد برج و رسیدن سطح آب به پکینگ ها، عملکرد برج خنک کننده دچار اختلال می شود.
- پورت آب تخلیه: با توجه به ارتباط مستقیم آب با هوا و در نتیجه کثیف شدن آن، آب آلوده شده از طریق این پورت تخلیه شده و بوسیله پورت آب جبرانی، آب تمیز جایگزین می شود. پورت آب تخلیه همواره در پایین ترین قسمت از تشتک کولینگ تاور نصب می شود.
- پورت آب داغ ورودی: محل ورود آب داغ به برج خنک کننده می باشد. این آب داغ می تواند از خروجی کندانسور چیلر تراکمی آب خنک و یا خروجی کندانسور یک چیلر جذبی باشد که حامل گرمای جذب شده از داخل ساختمان هستند.
- پورت آب سرد خروجی: محل خروج آب سرد از برج خنک کننده می باشد، در واقع آب سرد شده مجددا در دستگاه یا سیستم مورد نظر مورد استفاده قرار می گیرد.
جانمایی برج خنک کاری یکی از اصول مهم بعد از تعیین ظرفیت برودتی کولینگ تاور می‌باشد که قبل از خرید پکینگ برج خنک کننده باید با توجه به فضای ساختمان حتما چک شود.