No projeto de um trocador de calor de tubo com nadadeira, o coeficiente de transferência de calor entre o fluido fora do tubo e o fluido dentro do tubo muitas vezes difere significativamente.O coeficiente de transferência de calor refere-se à capacidade de troca de calor por unidade de área e por diferença de temperatura por unidade (entre o fluido e a parede)É a métrica central que representa a eficiência com que um fluido troca calor com uma superfície sólida.

Para entender isso, vamos olhar para os coeficientes de transferência de calor típicos para diferentes condições de fluido:

• Condensação de água numa parede: 10.000 - 20.000 W/m2·°C
• Água fervente numa parede: 5.000 - 10.000 W/m2·°C
• Água fluindo através de um tubo: 2000 - 10 000 W/m2·°C
• Ar ou gases de combustão que fluem através de uma parede: 20 - 80 W/m2·°C
• Ar sob convecção natural: 5 - 10 W/ ((m2·°C)

Como mostram os dados, a capacidade de troca de calor varia drasticamente em função do fluido.

Agora, imagine um cenário prático de transferência de calor industrial: Dentro de um tubo nu, a água está fluindo com um elevado coeficiente de transferência de calor de 5.000 W/m2 · ° C. Fora do tubo, a água está fluindo com um elevado coeficiente de transferência de calor de 5.000 W/m2 · ° C.Os gases de combustão fluem com um coeficiente de apenas 50 W/m2·°CEsta é uma diferença de 100 vezes! Se o calor está se movendo de dentro para fora ou vice-versa, onde está o "garganta de garra" ou resistência térmica neste processo?

A resposta é do lado do gás, porque o gás de combustão tem uma capacidade de transferência de calor tão baixa, que limita severamente a taxa de troca de calor global.

Podemos comparar isto à resistência elétrica num circuito em série: se um resistor for muito maior que os outros, ele se torna o gargalo para a corrente.A única maneira de aumentar a corrente total é reduzir essa resistência dominante específicaO processo de transferência de calor funciona exatamente da mesma forma.

Como ultrapassar este gargalo e conseguir uma melhor transferência de calor?O método mais eficaz é utilizar superfícies estendidas do lado do gás, ou seja, utilizar tubos de barbatanas.Adicionando barbatanas ao exterior do tubo de base, a área de transferência de calor real é multiplicada por várias vezes em comparação com um tubo nu, embora o coeficiente de transferência de calor inerente do gás de combustão permaneça baixo,A superfície massivamente aumentada compensa-a.Isto aumenta drasticamente a eficiência global da transferência de calor, reduz o consumo de metal do equipamento e melhora a viabilidade económica de todo o sistema térmico.