Numerical investigation of magnetic nanofluid based single phase natural circulation loop

Tek Fazlı Doğal Taşınım Döngü sistemleri, yaygın olarak kullanılan pasif ısı transfer sistemleridir ve sıcaklık farkının neden olduğu yoğunluk gradyanı ve ortaya çıkan kaldırma kuvvetleri, itici ısı transfer mekanizmalarıdır. Bu çalışmada, harici manyetik alan altında Tek Fazlı mini Doğal Taşınım Döngüsünün incelenmesi amaçlanmıştır. Bu sistem, ferroakışkanın akış ve sıcaklık dağılımını manipüle eden harici bir manyetik alan altında sıcaklığa duyarlı bir ferroakışkan ile çalışır. Bu kapsamda COMSOL Multiphysics'te akımsız manyetik alan, akışkanlarda ısı transferi ve laminer akış birleştirilerek sayısal bir model geliştirilmiştir. Daha yüksek mıknatıslanma daha düşük sıcaklıklarda elde edildiğinden, soğutucu ucun çıkışına 1.22 T'lik bir kalıcılığa sahip bir NdFeB kalıcı mıknatıs yerleştirilmiştir. Tek Fazlı mini Doğal Taşınım Döngü sistemi, farklı ısıtıcı güçleri (30 ve 50 W) koşullarında deiyonize su bazlı Fe3O4 ferroakışkanların farklı (%1-3 hacim) konsantrasyonu ile çalışmaktadır. Harici bir manyetik alan uygulamak, ΔTheater ve ε'de suya kıyasla %34 ve %25'e varan artış açısından sistem performansını önemli ölçüde etkiler. Suya kıyasla Fe3O4 ferroakışkanlar için daha yüksek Tmax değerleri (%9'a kadar) elde edilir, aksine manyetik alan uygulanması %5'e varan bir artışla sonuçlanır. Ek olarak, daha iyi anlaşılması için, manyetik alanın sıcaklık dağılımı ve akış yayılımı üzerindeki etkisi, soğutucu ucun kritik kesitlerinde boyutsuz sıcaklık ve hız dağılımları ile değerlendirildi.