Il principio fondamentale del trasferimento di calore di un tubo alettato si basa sull'ottimizzazione ingegneristica del processo di scambio termico. Negli scenari di scambio termico gas-liquido, la resistenza termica convettiva sul lato aria è significativamente superiore a quella sul lato fluido interno, creando il collo di bottiglia che limita la velocità totale di trasferimento del calore. Secondo l'equazione fondamentale del trasferimento di calore (Q=U⋅A⋅ΔT. )

La soluzione fornita dal tubo alettato è quella di aumentare drasticamente l'area di scambio termico (A) attaccando alette metalliche, al costo di un'inevitabile riduzione della differenza di temperatura effettiva (poiché la temperatura diminuisce lungo l'altezza dell'aletta). Allo stesso tempo, le alette aiutano a migliorare il coefficiente di scambio termico sul lato aria disturbando il flusso d'aria. L'essenza sta nel ridurre la proporzione della resistenza termica lato aria all'interno della resistenza termica totale, aumentando così significativamente il coefficiente di scambio termico complessivo (U) e la velocità di trasferimento del calore (Q).

1. Trasferimento di calore convettivo interno: il fluido di lavoro ad alta temperatura (acqua, refrigerante, ecc.) scorre all'interno del tubo, trasferendo calore alla parete interna del tubo di base con un coefficiente di trasferimento del calore convettivo relativamente elevato.
2. Conduzione radiale attraverso la parete del tubo: il calore viene condotto in modo efficiente attraverso la parete metallica del tubo di base dalla superficie interna alla superficie esterna.
3. Diffusione laterale del calore: il calore dalla parete esterna del tubo si propaga in due direzioni chiave: in primo luogo, riscaldando direttamente l'aria circostante e, in secondo luogo, conducendo longitudinalmente lungo l'aletta partendo dalla sua radice (dove è a stretto contatto con il tubo). Questo trasforma l'intera aletta in una superficie di dissipazione del calore estesa.
4. Trasferimento di calore convettivo dalla superficie dell'aletta all'aria: mentre l'aria scorre attraverso la serie di alette, si verifica uno scambio termico convettivo forzato con la vasta area superficiale delle alette, trasportando via il calore. Le forme complesse delle alette (ondulate, a persiana, ecc.) aiutano a rompere lo strato limite dell'aria, migliorano la turbolenza e migliorano l'efficienza di questa fase.

In sintesi, il tubo alettato impiega il meccanismo principale di "estensione della superficie" per trasformare il trasferimento di calore lato gas ad alta resistenza in un processo sinergico che combina una conduzione metallica efficiente e un trasferimento di calore convettivo su larga scala. Ciò consente uno scambio termico altamente efficiente tra gas e liquidi all'interno di uno spazio economico e compatto, che è precisamente il motivo per cui è così ampiamente utilizzato in applicazioni come condizionatori d'aria, radiatori e scambiatori di calore raffreddati ad aria.