Les tuyaux à ailettes sont utilisés dans diverses applications déchange thermique pour améliorer le taux de transfert de chaleur entre le fluide primaire à lintérieur du tuyau et le fluide secondaire (ou lenvironnement environnant) à lextérieur du tuyau. En ajoutant des ailettes à la surface externe du tuyau, la surface disponible pour le transfert de chaleur est augmentée, améliorant ainsi lefficacité globale de léchangeur de chaleur.

Concepts clés liés au transfert de chaleur par tuyaux à ailettes :

1. Transfert de chaleur par tube à ailettes Types dailettes :

   - Ailettes longitudinales : Elles courent sur toute la longueur du tuyau.

   - Ailettes hélicoïdales ou en spirale : celles-ci senroulent autour du tuyau selon un motif en spirale.

   - Ailettes annulaires : Ce sont des ailettes en forme danneau qui entourent la circonférence du tuyau.

2. Mécanisme de transfert de chaleur par transfert de chaleur à tuyaux à ailettes :

   - Le mécanisme principal est la conduction à travers le matériau des ailettes, puis la convection vers ou depuis le fluide environnant.

   - Pour un transfert de chaleur efficace, le matériau des ailettes doit avoir une bonne conductivité thermique.

3. Efficacité et efficacité du transfert de chaleur des tuyaux à ailettes :

   - Efficacité des ailettes : Le rapport entre le transfert de chaleur réel de lailette et le transfert de chaleur maximal possible si lailette entière était à la température de base.

   - Efficacité de surface globale : elle prend en compte lefficacité du tube nu et des ailettes.

   - Lefficacité dune surface à ailettes sera plus élevée si lefficacité des ailettes et lefficacité globale de la surface sont toutes deux élevées.

4. Espacement et taille des ailettes de transfert de chaleur des tuyaux à ailettes : 

    - Les ailettes doivent être suffisamment espacées pour permettre un flux dair (ou de fluide) suffisant entre elles. Si les ailettes sont trop rapprochées, il pourrait y avoir une baisse significative de lefficacité de la convection en raison de la résistance accrue à lécoulement du fluide.

   - La taille et la forme des ailettes peuvent être optimisées en fonction de lapplication prévue et des propriétés des fluides de travail.

5. Matériaux de transfert de chaleur pour tuyaux à ailettes :

    - Les matériaux couramment utilisés pour les ailettes sont laluminium et le cuivre en raison de leur conductivité thermique élevée. Le choix du matériau peut influencer les performances globales et le coût de léchangeur de chaleur.

6. Applications de transfert de chaleur par tubes à ailettes :

   - Les tuyaux à ailettes sont couramment utilisés dans les échangeurs de chaleur refroidis par air, les radiateurs automobiles, les systèmes de climatisation et diverses autres applications industrielles où lespace est limité ou lorsquune augmentation de la surface de transfert de chaleur est souhaitée.

7. Équations et analyses de transfert de chaleur des tubes à ailettes :

    - Les analyses détaillées des tuyaux à ailettes nécessitent souvent l’utilisation d’équations de transfert de chaleur spécialisées qui prennent en compte la géométrie des ailettes, la conductivité thermique des matériaux, les propriétés des fluides, les débits et d’autres facteurs.

   - Une de ces équations, pour les ailerons droits rectangulaires, détermine lefficacité des ailerons comme :

     \[ \eta_{fin} = \tanh(m \cdot L) / (m \cdot L) \]

     Où:

     \( m = \sqrt{2h/(\kappa \cdot t)} \) \( h \) est le coefficient de convection, \( \kappa \) est la conductivité thermique du matériau des ailettes, \( t \) est lépaisseur des ailettes et \( L \) est la longueur des ailettes.

Lors de la conception ou de la sélection dun échangeur de chaleur à ailettes, il est essentiel de prendre en compte les exigences spécifiques de lapplication, notamment le taux de transfert de chaleur souhaité, les propriétés des fluides de travail, lespace disponible et toutes les contraintes liées au poids, au coût ou à la durabilité. .

Faisceau de tuyaux à ailettes