Num novo estudo, publicado na revista Scientific Reports, cientistas analisaram a aplicação de inserções anulares perfuradas para melhorar a transferência de calor em tubos com arrefecimento a água. Combinando análise CFD e ensaios experimentais, a equipa mostrou que a geometria optimizada dos elementos permitiu aumentar o factor de desempenho termo-hidráulico (THPF) em 77,1 %. Os autores observam que o método passivo desenvolvido é particularmente promissor para o arrefecimento eficiente de tubos absorvedores em sistemas fotovoltaicos-térmicos (PVT).
O trabalho foi realizado sob a coordenação de Rasha Abdulrazzaq Jasim, Adnan Ibrahim e Mohammad Alkhader. No artigo, publicado a 5 de setembro de 2026, é descrito como as inserções alteram a estrutura do escoamento no interior do tubo, intensificando a transferência de calor por convecção, mantendo perdas hidráulicas aceitáveis. Os investigadores variaram os parâmetros para encontrar a combinação óptima:
- forma dos orifícios
- número de orifícios por anel
- diâmetro interno
- número de anéis
Os cálculos CFD foram realizados com fluxo térmico constante de 1000 W/m² e números de Reynolds de 897 a 6505. Os melhores resultados foram demonstrados pela configuração:
- 🔹 seis orifícios circulares por anel
- 🔹 diâmetro interno de 7,1 mm
- 🔹 cinco anéis
Foi fabricado e testado em bancada um protótipo físico desta concepção; a discrepância entre os dados numéricos e experimentais não excedeu ±3 %.
O resultado obtido é importante precisamente devido à avaliação abrangente do THPF, que considera não só o aumento da transferência de calor, mas também o crescimento da resistência hidráulica. Esta abordagem permite aumentar a eficiência da permuta térmica em tubos absorvedores de sistemas PVT sem um aumento significativo dos consumos de energia para a circulação do fluido térmico.