1) ; h tient compte des échanges de chaleur par convection et par rayonnement thermique
2)1) Un bilan thermique en régime permanent entre
une section s'écrit
:
Pour l'ailette à section constante :
2)2) ;
2)3)
3)
Ailette à section rectangulaire : ;
puisque ;
Ailette à section circulaire : ;
;
4) Lorsque l'on se rapproche de l'extrémité , la température dans l'ailette se rapproche de la température du fluide et l'ailette échange de moins en moins. De plus la surface d'échange à l'extrémité étant faible par rapport à la surface latérale de l'ailette, les échanges de chaleur à l'extrémité seront faibles devant les échanges latéraux. On remarquera enfin que faire le calcul avec une condition " flux de chaleur nul à l'extrémité " revient à calculer une température de l'extrémité plus forte qu'elle n'est réellement et donc à minimiser les échanges avec ailette c'est à dire à faire un calcul pessimiste sur l'efficacité de l'ailette. Ainsi la condition trouvée pour justifier l'approximation " ailette semi-infinie " sera, de fait, mieux assurée.
Les équations régissant le problème seront
:
;
;
La solution est :
Le flux de chaleur échangé par l'ailette est donnée par :
soit l'efficacité .
L'approximation " ailette semi-infinie " est justifiée si .
soit
5) Le traitement de l'équation bilan du 2)1) donne :
Soit ð
Calcul de
;
Le profil parabolique donne la forme de
avec ð
L'équation différentielle bilan devient :
La recherche de solution sous la forme conduit à l'équation caractéristique :
soit deux racines et
et à la solution générale
La température doit rester finie en a pour conséquence
L'écriture de donne la solution :
L'efficacité sera égale à