المبادل الحراري ذو الزعانف هو نوع من تصميم المبادلات الحرارية الذي يستخدم الألواح والغرف ذات الزعانف لنقل الحرارة بين السوائل، والغازات الأكثر شيوعًا. غالبًا ما يتم تصنيفه على أنه مبادل حراري مدمج للتأكيد على نسبة مساحة سطح نقل الحرارة العالية نسبيًا إلى نسبة الحجم. يستخدم المبادل الحراري ذو الزعانف على نطاق واسع في العديد من الصناعات، بما في ذلك صناعة الطيران لحجمه الصغير وخصائصه خفيفة الوزن، وكذلك في علم التبريد حيث يتم استخدام قدرته على تسهيل نقل الحرارة مع اختلافات صغيرة في درجات الحرارة.[1]
تم استخدام المبادلات الحرارية ذات الزعانف المصنوعة من سبائك الألومنيوم، والتي يشار إليها غالبًا باسم مبادلات الحرارة المصنوعة من الألومنيوم النحاسي، في صناعة الطائرات لأكثر من 75 عامًا وتم اعتمادها في صناعة فصل الهواء المبرد في وقت قريب من الحرب العالمية الثانية وبعد ذلك بوقت قصير في العمليات المبردة في المصانع الكيميائية مثل معالجة الغاز الطبيعي. كما أنها تستخدم في محركات السكك الحديدية والسيارات. تم استخدام زعانف صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ في الطائرات لأكثر من 35 عامًا وأصبحت الآن مثبتة في المصانع الكيماوية.[2]
ابتكرها في الأصل الميكانيكي الإيطالي باولو فرونسيلو. يتكون المبادل الحراري ذو الزعانف من طبقات من الصفائح المموجة مفصولة بألواح معدنية مسطحة، عادة من الألومنيوم، لإنشاء سلسلة من الغرف ذات الزعانف. تتدفق تيارات السوائل الساخنة والباردة المنفصلة عبر طبقات متناوبة من المبادل الحراري ويتم وضعها عند الحواف بواسطة قضبان جانبية. المكونات الرئيسية للمبادل الحراري ذو الزعانف اللوحيةيتم نقل الحرارة من تيار واحد عبر واجهة الزعنفة إلى لوحة الفاصل ومن خلال المجموعة التالية من الزعانف إلى السائل المجاور. تعمل الزعانف أيضًا على زيادة السلامة الهيكلية للمبادل الحراري والسماح له بتحمل الضغوط العالية مع توفير مساحة سطحية ممتدة لنقل الحرارة.
توجد درجة عالية من المرونة في تصميم المبادلات الحرارية ذات الزعانف اللوحية حيث يمكنها العمل مع أي مزيج من الغاز والسائل والسوائل ثنائية الطور.[3] يتم أيضًا استيعاب نقل الحرارة بين تدفقات العمليات المتعددة،[4] مع مجموعة متنوعة من ارتفاعات وأنواع الزعانف كنقاط دخول وخروج مختلفة متاحة لكل تيار.
الأنواع الأربعة الرئيسية من الزعانف هي: عادي، والتي تشير إلى تصميمات مثلثة أو مستطيلة بسيطة ذات زعانف مستقيمة؛ عظم متعرج، حيث يتم وضع الزعانف بشكل جانبي لتوفير مسار متعرج؛ ومسننة ومثقبة والتي تشير إلى القطع والثقوب في الزعانف لزيادة توزيع التدفق وتحسين نقل الحرارة. هياكل الزعانف المختلفة للمبادلات الحرارية ذات الزعانف اللوحية عيب المبادلات الحرارية ذات الزعانف اللوحية هو أنها عرضة للتلوث بسبب قنوات التدفق الصغيرة الخاصة بها. كما لا يمكن تنظيفها ميكانيكيًا وتتطلب إجراءات تنظيف أخرى وترشيحًا مناسبًا للتشغيل مع التيارات التي يحتمل أن تكون ملوثة.
