鰭管式熱交換器在工業上被廣泛使用，主要用途是進行能量的 傳遞，其應用包括冷凍空調、石油化學、汽車工業、食品工業、火 力發電廠、航空工業及機械工業上，與生活息息相關。
1. 乾盤管-鰭管熱交換器
早期鰭管式熱交換器主要研究方向在於性能的探討與不同型式 的鰭片效能改良。如 Webb [3-4]就曾針對分離型圓形鰭管熱交換器 的熱傳性能與壓降做一連串的探討，並提出相關的設計方程式。對於 連續型鰭片熱交換器而言，通常其結構是由數個熱傳管插入鰭片上的 各個孔，利用漲管或其他方法緊密的安裝並固定。熱傳管內會通有熱 傳的的媒介流體，如：水或冷媒等。管外部對氣冷式設計而言主要以 空氣為主。而此類傳統型的鰭管式熱交換器其熱阻抗主要分佈於空氣 側，且通常超過 90%的總熱阻。所以為了提升氣側熱交換器的性能，
最常見且最有效率增加熱傳的方法不外乎利用各種不同型式的增強 鰭片來達到整體效能的提升。因此，Wang et al. [5-10]、Mirth and Ramadhyani [11] 、Chang and Wang [12]和 Chang et al.[13-14]針對鰭 管式熱交換器不同鰭片之型式，如平板式鰭片、波浪型鰭片、裂口型 鰭片、百葉窗型鰭片及渦流產生器等不同型式之鰭片做一系列的性能
應的經驗方程組。
2. 濕盤管-鰭管熱交換器
相對濕度(Relative humidity)之定義為實際空氣的濕度與在同一 溫度下達到飽和狀況時之濕度的比值。台灣的濕度相當高，根據中央 氣象局統計結果[15]，從 1981-2010 年間台灣平均相對濕度約為 80%
左右，因此，在台灣使用應用在空調與冷凍循環系統之鰭管式熱交換 器很容易使得鰭片表面有結露的現象發生，進而影響熱交換器整體系 統上之性能。故結露的問題於熱交換器上是一不容忽視的問題。Wang et al. [16-19]針對鰭管式熱交換器在鰭片表面發生結露時，探討不同 鰭片之型式，包括：平板式鰭片、波浪型鰭片、裂口型鰭片和百葉窗 型鰭片。並且分析在結露發生時對熱交換器熱傳能力與壓降的影響，
同時也提出了各式鰭片的經驗方程式。而後 Wang et al. [20]又利用全 乾條件下之熱傳與壓降方程式更進一步地提出各式鰭片在全濕條件 下的熱傳係數與壓降等經驗方程式。
3. 親水性鰭片塗層
除此之外，在冷凍空調應用上，親水性鰭片(hydrophilic coating) 的使用非常普遍。由於空氣中的水分在鰭片表面凝結後，冷凝液會使 空氣通過熱交換器的通風阻抗變大，因而降低熱交換器的性能。親水
性的鰭片主要目的即為快速地排除附著於鰭片表面之冷凝液，以降低 通風阻抗。Wang and Chang [21]等人歸納出親水性塗層對熱交換器性 能的影響特性：(1)親水性塗層不會影響乾盤管的熱傳與壓降的性能(2) 在除濕狀態下，親水性塗層幾乎不會影響濕盤管的顯熱熱傳性能(3) 在除濕狀態下，親水性塗層會大幅降低空氣通過熱交換器的通風阻抗，
與沒有親水塗層的熱交換器比較約莫降低 15~40%，而其差異會隨著 入口相對濕度的變大而更為顯著。Min et al. [22]研究在長期除濕狀態 下鰭管熱交換器的特性。在不同的表面塗層與多次反覆的實驗之後，
發現(a)在多次的反覆實驗之後，鰭片表面的接觸角會改變(b)在前 100 次的反覆循環實驗當中，使用 CHA oil 比使用 OAK oil 要有較低的濕 壓降。而在 500 次循環之後，其間的差異性便逐漸消失(c)對於不同材 質的塗層，如：NIL、ZN、AQ、PG 等，歸納出其接觸角與壓降的變 化。Shin and Ha [23]則是研究不同外型的鰭管熱交換器和不同的親水 性表面塗層在冷凝狀態時的特性。該篇論文指出特別是在空調應用或 是冷凍循環系統之下，鰭片上若有積水會降低氣流流經面積、增加壓 降、增加噪音且還會降低熱交換能力。而在此篇研究當中藉由三種不 同的熱交換器外型與兩種不同的表面塗層可以歸納出：改進熱交換器 表面的親水性塗層、減少鰭片數量或是將鰭片末端製作成傾斜邊緣等，
有親水性塗層的增強鰭片型式熱交換器進行一系列研究，並在除濕狀 態下討論其氣側熱傳性能以及壓降的表現。(a)對於波浪型鰭片來講，
有親水性表面塗層和無親水性表面塗層的鰭片熱傳性能的表現和冷 凝水的狀態有關。當冷凝水滴無法在無親水性塗層的鰭片形成大量的 水流時，此時有親水性塗層的鰭片會增加其熱傳性能的表現。相反的，
若沒有以上情形發生，則有親水性塗層的鰭片會降低熱傳性能的表現。
另一發現為有親水性塗層的鰭片其氣側壓降最大可以降低 44%。(b) 對於部分潮濕部分乾燥的鰭片而言，當進口的空氣相對濕度增加時，
鰭片效率會快速的下降;而在全濕的鰭片條件之下，空氣進口的相對 濕度對於其片效率的影響是微小的。(c)Colburn j factor 隨著管排數的 增加而減少，尤其是在低雷諾數的區域更是顯著。對於波浪型鰭片而 言，管排數的增加對摩擦係數的影響不大。而對於斷續型鰭片而言，
管排數的增加會造成摩擦係數些微的下降。(d) Colburn j factor 隨著鰭 片間距的增加而減少，尤其是在部分潮濕部分乾燥的鰭片上更是顯著。
而改變鰭片的間距對於壓降的改變影響很大。(e)對波浪型鰭片而言，
Colburn j factor 會隨著入口相對濕度增加而提升。但對於斷續型鰭片 而言，入口相對濕度並不會對 Colburn j factor 造成很大的影響。摩擦 係數方面則和入口相對濕度沒有什麼關聯。(f) 而本研究也建立了親 水性波浪鰭片的熱傳和壓降方程式，其平均誤差皆落在 10%以內。斷
續型親水性鰭片的熱傳和壓降方程式其平均誤差則落在 9.7%和 7.3%
以內。
4. 鰭片增強型式
近年來，全球工業致力於環保與節能的發展，先進國家更積極地 研發更高效率、更低成本且更小體積的熱交換器，以求達到減少能源 浪費並提高整體效能。因此，如何增強熱交換器的熱傳能力及效率一 直是相關行業與學術界努力追求的目標。而為了改善鰭管式熱交換器 的熱傳性能和壓降表現，許多人致力於鰭片的改良。Wang [27-29]整 理了 1981~2009 年相關的鰭管式熱交換器專利共 74 篇。在這些專利 中，可以得知改變鰭片表面以增強熱傳效果的最新方法，像是複合式 百葉窗型(convex-louver)、加強波浪型(enhanced wavy)、加強裂口型 (enhanced slit)、加強百葉窗型(enhanced louver)、渦流產生器(vortex generators)以及其他特殊種類的鰭片類型。複合式百葉窗之幾何形狀 是波浪型與百葉窗型之結合，複合式百葉窗鰭片具有雙重優勢。其一，
由於週期性的熱邊界層，使得他的熱傳特性明顯地優於波浪型鰭片。
第二的優勢在於複合百葉窗型細片狀的存在，與傳統百葉窗鰭片相比 更有助於改善平板鰭片的單跳與脆弱。增強波浪型鰭片通常利用波浪 與裂口形狀的結合或是增強皺紋型式的波浪型鰭片改良上，使得熱傳
裂口鰭片形狀或是在中間部分設計成交替方向的裂口方向來提供額 外的增強效果。加強百葉窗型鰭片則是改變百葉窗開口間距、改變百 葉窗之開口角度、設計傾斜式的百葉窗鰭片或是特殊的設計型式像：
結合突起百葉窗與反向挽拉百葉窗鰭片等來提高熱傳效果或是降低 壓降。而渦流產生器則是利用裝設矩形翼(wing)、三角翼(delta winglet)、
凹洞技術(Dimple)、凸型表面或是仿生排列等等設計來提升整體的熱 傳性能。綜合以上結論，目前斷續型鰭片仍是市場主流，但其增加的 壓損相當的大，而且當鰭片間距較小的時候熱傳效果並不好；其次是 在較低的操作流速之下，發展區中鰭片透過各種熱傳增強模式是非常 有效的，如斷續型鰭片或渦流產生器鰭片。而在完全發展區之後，傳 統的熱傳增強型鰭片則失去了其優勢。而為了解決這個問題，可以採 用不對稱的設計來產生不穩定的流場；雖說渦流產生器比斷續型鰭片 有較低的壓降且同樣能提升熱傳能力，並且同時也已經具有相當多的 設計或概念等，不過現今市場上仍然還是以斷續型鰭片為主流。
除了利用各式鰭片或是使用親水性鰭片來改善熱傳性能與壓降 之外，Wang et al. [2]提出了一種創新的概念，將旁通(partial bypass) 概念應用在熱交換器中。氣流旁通之概念顧名思義為將部分氣流在流 經熱交換器時將部分的氣流直接導向後半部熱交換器，而不會經過前 半部的熱交換器。儘管減少前半部熱交換器之氣流流量將降低前半部 熱交換器的熱傳性能，然而後半部熱交換器的熱傳性能也將獲得提升。
總壓降將明顯降低。而在 Wang 這篇文章中就指出，在使用此新穎的 概念時，在相同的 pumping power 之下可以提升熱交換器的熱交換能 力；抑或者是在維持相同熱交換能力之下，能夠降低 pumping power 的輸出。因此，本研究將以應用旁通(partial bypass)概念為主軸，針對 平板式鰭管熱交換器在結露狀態下，觀察旁通概念在熱交換器的應用 上可以達到怎樣的成效。