Comment le tube à ailettes augmente-t-il le transfert de chaleur ?

Les tubes à ailettes, également appelés tubes à ailettes ou serpentins à ailettes, sont conçus pour augmenter lefficacité du transfert de chaleur dans les échangeurs de chaleur et autres applications de transfert de chaleur. Les ailettes à la surface du tube jouent un rôle crucial dans lamélioration du transfert de chaleur à travers plusieurs mécanismes :

1. Surface accumulée : La fonction principale des ailettes est daugmenter la surface effective disponible pour le transfert de chaleur. En fixant des ailettes à la surface extérieure du tube, la surface est considérablement élargie par rapport à un tube simple. Cette surface élargie offre davantage de points de contact pour léchange thermique entre le tube et le fluide ou lair environnant.

2. Convection améliorée : les ailettes améliorent le transfert de chaleur par convection en favorisant lécoulement du fluide et en perturbant la couche limite près de la surface du tube. La surface accumulée créée par les ailettes permet un meilleur transfert de chaleur par convection. À mesure quun fluide (tel que de lair ou un liquide) sécoule sur le tube à ailettes , les ailettes perturbent la couche limite du fluide, réduisant ainsi son épaisseur et augmentant le coefficient de transfert de chaleur par convection. Cela se traduit par une dissipation ou une absorption plus efficace de la chaleur de la surface du tube.

3. Résistance thermique réduite : les ailettes aident à réduire la résistance thermique entre le tube et le milieu environnant. Les ailettes conduisent la chaleur du tube plus efficacement et la distribuent au fluide ou à lair environnant. Cela réduit le gradient de température entre la paroi du tube et le fluide, permettant un transfert de chaleur plus rapide.

4. Turbulence améliorée : la présence dailettes peut induire des turbulences dans lécoulement du fluide, en particulier dans les applications impliquant une convection forcée. Le flux turbulent améliore le transfert de chaleur en augmentant le mélange et en mettant le fluide frais en contact avec la surface du tube. Les ailettes perturbent le flux et créent des tourbillons, empêchant ainsi le processus de transfert de chaleur par convection.

5. Diffusion de la chaleur : les ailettes peuvent également aider à diffuser la chaleur sur toute la longueur du tube. Dans les applications où la chaleur est concentrée en des points spécifiques, les ailettes aident à répartir la chaleur sur une plus grande surface, assurant un transfert de chaleur plus uniforme sur toute la longueur du tube.

La conception et la configuration spécifiques des ailettes, telles que leur forme, leur taille, leur espacement et leur matériau, peuvent optimiser davantage les performances de transfert de chaleur en fonction des exigences de lapplication.

Dans lensemble, les tubes à ailettes augmentent considérablement la capacité de transfert de chaleur en augmentant la surface, en empêchant le transfert de chaleur par convection, en réduisant la résistance thermique, en induisant des turbulences et en facilitant la propagation de la chaleur. Ces effets améliorent collectivement lefficacité et les performances des échangeurs de chaleur et autres systèmes de transfert de chaleur.

Tube à ailettes