يعتمد مبدأ نقل الحرارة الأساسي لأنبوب الزعانف على التحسين الهندسي لعملية تبادل الحرارة. في سيناريوهات تبادل الحرارة بين الغاز والسائل، تكون المقاومة الحرارية الحملية على جانب الهواء أعلى بكثير منها على جانب السائل الداخلي، مما يخلق عنق الزجاجة التي تحد من معدل نقل الحرارة الإجمالي. وفقًا لمعادلة نقل الحرارة الأساسية (Q=U⋅A⋅ΔT. )

الحل الذي يوفره الأنبوب المزود بزعانف هو زيادة مساحة تبادل الحرارة (A) بشكل كبير عن طريق إرفاق زعانف معدنية، على حساب انخفاض لا مفر منه في فرق درجة الحرارة الفعال (حيث تنخفض درجة الحرارة على طول ارتفاع الزعانف). في الوقت نفسه، تساعد الزعانف على تحسين معامل انتقال الحرارة على جانب الهواء عن طريق تعطيل تدفق الهواء. يكمن الجوهر في تقليل نسبة المقاومة الحرارية على جانب الهواء ضمن المقاومة الحرارية الإجمالية، وبالتالي زيادة معامل انتقال الحرارة الإجمالي (U) ومعدل انتقال الحرارة (Q) بشكل كبير.

1. نقل الحرارة الحملي الداخلي: يتدفق سائل التشغيل ذو درجة الحرارة المرتفعة (الماء، المبرد، إلخ) داخل الأنبوب، وينقل الحرارة إلى الجدار الداخلي للأنبوب الأساسي بمعامل نقل حرارة حملي مرتفع نسبيًا.
2. التوصيل الشعاعي عبر جدار الأنبوب: يتم توصيل الحرارة بكفاءة عبر الجدار المعدني للأنبوب الأساسي من السطح الداخلي إلى السطح الخارجي.
3. الانتشار الحراري الجانبي: تنتشر الحرارة من الجدار الخارجي للأنبوب في اتجاهين رئيسيين: أولاً، تسخين الهواء المحيط مباشرة، وثانيًا، التوصيل طوليًا على طول الزعنفة بدءًا من جذرها (حيث يكون على اتصال وثيق بالأنبوب). هذا يحول الزعنفة بأكملها إلى سطح تبديد حرارة ممتد.
4. نقل الحرارة الحملي من سطح الزعنفة إلى الهواء: عندما يتدفق الهواء عبر مصفوفة الزعانف، يحدث تبادل حرارة حملي قسري مع مساحة سطح الزعانف الشاسعة، مما يؤدي إلى حمل الحرارة بعيدًا. تساعد الأشكال المعقدة للزعانف (المموجة، ذات الشرائح، إلخ) على كسر طبقة حدود الهواء، وتعزيز الاضطراب، وتحسين كفاءة هذه المرحلة.

باختصار، يستخدم الأنبوب المزود بزعانف الآلية الأساسية لـ "تمديد مساحة السطح" لتحويل نقل الحرارة على جانب الغاز عالي المقاومة إلى عملية تآزرية تجمع بين التوصيل المعدني الفعال وتبادل الحرارة الحملي واسع النطاق. يتيح ذلك تبادل حرارة عالي الكفاءة بين الغازات والسوائل داخل مساحة اقتصادية ومضغوطة، وهذا هو بالضبط سبب استخدامه على نطاق واسع في تطبيقات مثل مكيفات الهواء والمشعاعات والمبادلات الحرارية المبردة بالهواء.