مبدأ انتقال الحرارة

لماذا تعمل الزعنفة، ومقدار السطح الذي تضيفه فعلًا، ومن أين يأتي حد الكفاءة — الفيزياء وراء هندسات الزعانف التي نصنعها.

سلسلة المقاومات

تعبر الحرارة من سائل ساخن إلى الهواء خمس مقاومات على التوالي: الغشاء في جهة الأنبوب، وجدار الأنبوب، وتلامس الزعنفة بالأنبوب (إن وجد)، والزعنفة نفسها، والغشاء في جهة الهواء. وفي مبرد الهواء يمثل غشاء جهة الهواء عادة 80–90 % من الإجمالي، ولهذا تكون إضافة السطح في جهة الهواء فعالة إلى هذا الحد.

كفاءة الزعنفة

الزعنفة ليست متساوية الحرارة. طرفها أبرد من جذرها، ونسبة انتقال الحرارة الفعلي إلى القيمة المثالية (متساوية الحرارة) هي كفاءة الزعنفة. والزعانف العالية الرقيقة عالية التوصيل أقل كفاءة من القصيرة السميكة. الكفاءات النموذجية:

ارتفاع الزعنفة	زعنفة ألومنيوم، جهة الهواء	الكفاءة
6 مم	h = 60 واط/م²·ك	≈ 0.95
12 مم	h = 60 واط/م²·ك	≈ 0.85
16 مم	h = 60 واط/م²·ك	≈ 0.76
25 مم	h = 60 واط/م²·ك	≈ 0.62

ولهذا لا تقدم الزعنفة العالية جدًا فائدة متناسبة: فبعد نحو 16 مم تصبح المساحة المضافة أقل فاعلية باستمرار، إلا إذا كانت مادة الزعنفة جيدة التوصيل ومعامل جهة الهواء منخفضًا.

مضاعفة مساحة السطح

زعنفة بارتفاع 12 مم بمسافة 3.2 مم على أنبوب 25 مم تضاعف مساحة السطح العاري نحو 8 إلى 10 مرات. ويعتمد الرقم الدقيق على سماكة الزعنفة والمسافة بينها وارتفاعها؛ ونحسبه لكل مشروع ونذكره على الرسم.

الزعانف المسننة والمقطعة

تقطيع الزعنفة إلى مقاطع يفكك الطبقة الحدية ويرفع معامل جهة الهواء بنسبة 10–20 %. والمقابل هو ارتفاع طفيف في فقدان الضغط وزعنفة أسهل تلفًا أثناء التنظيف، لذا تكون الزعانف المسننة أفضل لتيارات الغاز النظيف.