Effect of magnetic field on the forced convection heat transfer and pressure drop of a magnetic nanofluid in a miniature heat sink

Ashjaee, Mehdi; Goharkhah, Mohammad; Khadem, Leila Azizi; Ahmadi, Reza

doi:10.1007/s00231-014-1467-1

Cited by 59 publications

(16 citation statements)

References 22 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…To validate the numerical procedure, a comparison has been made between the current numerical results and the experimental results of Ashjaee et al for a miniature heat sink with magnetite ferrofluid as a coolant. Figure A shows the pressure drop variation along the heat sink length for different Reynolds numbers at ϕ = 2% and B = 800 G. The local heat transfer coefficient in the absence and presence of the external magnetic field for Re = 600 and ϕ = 3% is also illustrated in Figure B.…”

Section: Numerical Modeling Grid Independency and Validation Of Thementioning

confidence: 99%

A magnetic vortex generator for simultaneous heat transfer enhancement and pressure drop reduction in a mini channel

Bezaatpour

Goharkhah

2020

Heat Trans

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

An active vortex generator is proposed for heat transfer enhancement in heat sinks and heat exchangers and removal of highly concentrated heat fluxes. It is based on applying a uniform magnetic field of permanent magnets to a magnetic fluid (ferrofluid) flowing in a heated channel.Numerical simulations are carried out for a 2 Vol% ferrofluid at different Reynolds numbers (150-210) and magnetic field intensities (0-1400 G) to investigate the possibility of simultaneous heat transfer enhancement and pressure drop reduction by the proposed method. Comparisons are also made with the other conventional vortex generators. Results indicate that the external magnetic field acts as a vortex generator that changes the velocity distribution, improves the flow mixing, and thereby increases the convective heat transfer. Surprisingly, the heat transfer enhancement is accompanied by a decrease of the friction coefficient due to the flow separation and decrease of the flow contact with the surface. It is also concluded that increasing the magnetic field intensity, decreasing the flow rate, and adding a second identical magnetic vortex generator have favorable effects on both pressure drop and heat transfer. A maximum of 37.8% enhancement of heat transfer with a 29.18% reduction of pressure drop has been achieved at the optimum condition. K E Y W O R D S flow mixing, forced convection, heat transfer, magnetic field effect, magnetite ferrofluid, vortex generator

show abstract

Section: Numerical Modeling Grid Independency and Validation Of Thementioning

confidence: 99%

A magnetic vortex generator for simultaneous heat transfer enhancement and pressure drop reduction in a mini channel

Bezaatpour

Goharkhah

2020

Heat Trans

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…We showed in a previous publication [10] that a computational domain with 70×80×210 grid points is sufficient to predict the heat and fluid flow characteristics. Also, in order to check the validity of the simulations, an array of rectangular fins including rectangular perforations was considered and validated with experimental results.…”

Section: Mathematical Model and Validationmentioning

confidence: 99%

“…Also, in order to check the validity of the simulations, an array of rectangular fins including rectangular perforations was considered and validated with experimental results. The related validity tests are also presented in [10].…”

Section: Mathematical Model and Validationmentioning

confidence: 99%

Heat Transfer and Friction Characteristics of an Array of Perforated Fins Under Laminar Forced Convection

Nadooshan¹,

Mohammadi²,

Bayareh³

2019

Journal of Thermal Engineering

View full text Add to dashboard Cite

Three-dimensional incompressible laminar fluid flow and heat transfer of a heated array of circular perforated fins are examined numerically. The Navier-Stokes and energy equations are solved by a finite volume method using the SIMPLE algorithm. The second order upwind technique is employed to discretize the momentum and energy equations. Computations were performed for a range of Reynolds numbers 100 ≤Re ≤ 350. Thermal performance and effectiveness as well as friction coefficient of perforated and solid fins are determined for the optimum porosity. The results show that the average coefficient of friction reduces with increasing the Reynolds number and the number of perforations. The heat transfer rate increases with the porosity and the Reynolds number. It is found that perforated fin effectiveness decreases with the number of peroration at constant Reynolds numbers.

show abstract

“…Analiza literatury dotyczącej wykorzystania ferrocieczy wskazuje na liczne problemy natury badań podstawowych i technologicznych, które wciąż nie zostały rozwiązane i mogą stanowić przedmiot dalszych prac [1,14,17,20]. Z kolei interesującymi zagadnieniami do rozwijania w najbliższym czasie są: kompozycja cieczy ferromagnetycznych, modelowanie i opis matematyczny zjawisk związanych z obecnością ferrocieczy, sterowanie ich zachowaniem i kolejne zastosowania FF w urządzeniach technicznych.…”

Section: Podsumowanieunclassified

Application of ferrofluids

Bik

2015

Mechanik

View full text Add to dashboard Cite

Ferrociecz tworząca uszczelnienie Obudowa, element nieruchomy Magnes stałyUszczelnianie Docelowym, przewidzianym przez NASA zastosowaniem ferrocieczy (FF) miało być uszczelnianie przestrzeni pomię-dzy ruchomymi elementami w konstrukcjach wysyłanych w przestrzeń kosmiczną. Funkcja uszczelniająca jest zresztą do dziś jednym z głównych technicznych zastosowań ferrocieczy. Znajdujące się pod wpływem pola magnetycznego, uporządkowane łańcuchy cząsteczek cieczy stanowią idealny sposób "spojenia" ze sobą części pozostających w spoczynku lub przemieszczających się względem siebie (np. uszczelnienia wału i podpory). Istotę działania tego typu uszczelnienia obrazuje rys. 1. Odpowiednia konstrukcja obudowy z magnesem stałym oraz przyległymi do niego biegunami zapewnia powstanie obwodu pola magnetycznego. Strumień pola przechodzi przez szczelinę wypełnioną ferrocieczą, która precyzyjnie łączy i jednocześnie uszczelnia współpracujące elementy.Uszczelnienie tego rodzaju jest spójne i nie ulega destrukcji mimo ciągłego ścinania warstwy "ślizgającej się" po powierzchni poruszającego się elementu. Jest to możliwe dzięki oddziaływaniu pomiędzy cząsteczkami -pomimo ciągłego rozrywania wewnętrznych wiązań cząsteczki nieustannie dążą do odtworzenia struktury łańcuchowej wywołanej przez pole magnetyczne. Poziom wykonania tego typu uszczelnień jest na tyle wysoki, że pozwala na budowę obrotowych przepustów na skalę przemysłową -także w urządzeniach z próżnią (rys. 2), np. przy produkcji mikroprocesorów.Zakłada się, że uszczelnienia FF są zdolne przenosić ciś-nienia do ok. 3,5 MPa, jednak to, jaki gradient ciśnienia wytrzymają, zależy od szerokości szczeliny, wartości pola magnetycznego i prędkości obrotowej wału. Jednostopniowe uszczelnienie może przenieść ciśnienie rzędu 10÷25 kPa, przy czym tę wartość można łatwo zwiększyć przez tworzenie kaskad pojedynczych stopni [11]. Rozmiar szczelin stosowanych w połączeniach uszczelnianych ferrocieczami waha się w przedziale 0,1÷0,5 mm i decyduje o wartości oraz rozkładzie natężenia pola magnetycznego. Ten rozmiar determinuje zaostrzenie tolerancji wymiarowych wykonania wałów o większych średnicach nominalnych, co powoduje wzrost kosztów i nakładu pracy, ale zapobiega zatarciu lub zniszczeniu uszczelnienia.Uszczelnienia FF są szczególnie przydatne do zapobiegania wyciekom gazów. Producenci urządzeń uszczelnianych w ten sposób zapewniają, że przeciek przez nie jest mniejszy niż 10 −12 m 3 Pa/s w całym zakresie temperatury pracy [3]. Tak wysokich i stabilnych parametrów szczelności nie gwarantują uszczelnienia mechaniczne. Przykładowo, w przypadku uszczelnienia dławikowego średnicy ⌀20 mm przeciek jest rzędu 10 −8 m 3 Pa/s w temperaturze 20 C i wzrasta do 5 • 10 −3 m 3 Pa/s w temperaturze 80 C [3]. W praktyce uszczelnienia FF sprawdzają się jako izolacje wszelkich węzłów maszynowych, łożysk i precyzyjnych mechanizmów mechatronicznych (stosowanych w budowie robotów, maszynach pomiarowych, precyzyjnych obrabiarkach, układach optycznych, lotniczych systemach sterowania i nawigacji, sprzęcie medyc...

show abstract

Effect of magnetic field on the forced convection heat transfer and pressure drop of a magnetic nanofluid in a miniature heat sink

Cited by 59 publications

References 22 publications

A magnetic vortex generator for simultaneous heat transfer enhancement and pressure drop reduction in a mini channel

A magnetic vortex generator for simultaneous heat transfer enhancement and pressure drop reduction in a mini channel

Heat Transfer and Friction Characteristics of an Array of Perforated Fins Under Laminar Forced Convection

Application of ferrofluids

Contact Info

Product

Resources

About