Principe de transfert thermique

Pourquoi une ailette fonctionne, quelle surface elle apporte réellement et d’où vient la limite d’efficacité — la physique qui sous-tend les géométries d’ailettes que nous fabriquons.

La chaîne de résistances

La chaleur qui passe d’un fluide chaud à l’air traverse cinq résistances en série : le film côté tube, la paroi du tube, le contact ailette-tube (s’il existe), l’ailette elle-même et le film côté air. Dans un aéroréfrigérant, le film côté air représente généralement 80–90 % du total, ce qui explique l’efficacité de l’ajout de surface de ce côté.

Efficacité d’ailette

Une ailette n’est pas isotherme. Son extrémité est plus froide que sa racine, et le rapport entre le transfert réel et la valeur idéale (isotherme) constitue l’efficacité d’ailette. Les ailettes hautes, fines et très conductrices sont moins efficaces que les ailettes courtes et épaisses. Efficacités typiques :

Hauteur d’ailette	Ailette aluminium, côté air	Efficacité
6 mm	h = 60 W/m²K	≈ 0,95
12 mm	h = 60 W/m²K	≈ 0,85
16 mm	h = 60 W/m²K	≈ 0,76
25 mm	h = 60 W/m²K	≈ 0,62

C’est pourquoi une ailette très haute n’apporte pas un gain proportionnel : au-delà d’environ 16 mm, la surface ajoutée devient de moins en moins efficace, sauf si le matériau de l’ailette conduit bien et si le coefficient côté air est faible.

Multiplication de la surface

Une ailette de 12 mm avec un pas de 3,2 mm sur un tube de 25 mm multiplie la surface nue par environ 8 à 10. Le chiffre exact dépend de l’épaisseur, du pas et de la hauteur d’ailette ; nous le calculons pour chaque projet et l’indiquons sur le plan.

Ailettes crénelées et interrompues

Découper l’ailette en segments casse la couche limite et augmente le coefficient côté air de 10–20 %. En contrepartie, la perte de charge est légèrement plus élevée et l’ailette est plus fragile au nettoyage : les ailettes crénelées conviennent donc mieux aux flux gazeux propres.