В новом исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports, учёные изучили применение перфорированных кольцевых вставок для повышения теплообмена в трубах с водяным охлаждением. Сочетая CFD-анализ и экспериментальные испытания, команда показала, что оптимизированная геометрия элементов позволила увеличить термо-гидравлический фактор производительности (THPF) на 77,1 %. Авторы отмечают, что разработанный пассивный метод особенно перспективен для эффективного охлаждения абсорберных труб в фотоэлектрических-термальных (PVT) системах.
Работа выполнена под руководством Раши Абдулраззак Джасим, Аднана Ибрагима и Мохаммада Альхедера. В статье, вышедшей 5 сентября 2026 года, описано, как вставки изменяют структуру потока внутри трубы, усиливая конвективный теплообмен при сохранении приемлемых гидравлических потерь. Исследователи варьировали параметры, чтобы найти оптимальное сочетание:
- форма отверстий
- количество отверстий на кольцо
- внутренний диаметр
- число колец
CFD-расчёты проводились при постоянном тепловом потоке 1000 Вт/м² и числах Рейнольдса от 897 до 6505. Лучшие показатели продемонстрировала конфигурация:
- 🔹 шесть круглых отверстий на кольцо
- 🔹 внутренний диаметр 7,1 мм
- 🔹 пять колец
Физический прототип этой конструкции изготовили и испытали на стенде; расхождение между численными и экспериментальными данными не превысило ±3 %.
Полученный результат важен именно благодаря комплексной оценке THPF, который учитывает не только прирост теплоотдачи, но и рост гидравлического сопротивления. Такой подход позволяет повысить эффективность теплообмена в absorberных трубах PVT-систем без существенного увеличения энергозатрат на циркуляцию теплоносителя.