Archiefopname van magnetietdeeltjes; in het koelwater is de concentratie ongetwijfeld veel lager.

Koelwater koelt beter als je er magnetische nanodeeltjes in suspendeert en hier en daar wat magneten in de warmtewisselaars monteert. De reden is niet helemaal duidelijk maar het werkt wel, claimen Australische en Amerikaanse onderzoekers in het International Journal of Heat and Mass Transfer.

De nanodeeltjes in kwestie bestaan uit magnetiet, een vorm van ijzeroxide. Zolang er geen magnetisch veld aanwezig is, gedraagt de suspensie (‘nanofluid’) zich gewoon als water. Maar zit buiten op de leiding wel een magneet, dan zie je de warmte-overdrachtscoëfficiënt duidelijk hoger worden.

Bij een Reynoldsgetal van 745 (dus nog net laminaire stroming, maar tegen het begin van turbulentie aan) en een magneeetveldgradiënt van 32,5 millitesla/mm werd die coefficiënt zelfs viermaal zo groot, veel meer dan de onderzoekers vooraf hadden verwacht.

Daarbij nam de drukval in de leiding met slechts 7,5 procent toe.

De onderzoekers vermoeden dat het komt doordat de nanodeeltjes naar de magneet worden getrokken, en daarbij gaan klonteren. Ten eerste neemt daarbij de warmtegeleiding toe doordat de warmte via de deeltjes kan in plaats van alleen door het water. Ten tweede verstoren de klonters lokaal de stroming, waardoor het water beter wordt gemengd en de warmte-overdracht via dat water óók beter wordt.

Ze denken dat je het effecten kunt gebruiken om extra koeling te genereren op plekken in het koelcircuit waar de warmteproductie groter is dan gemiddeld. Dat zou efficiënter zijn dan wanneer je die ‘hot spots’wegkoelt door de waterstroom in het hele circuit te verhogen, nog afgezien van de vraag of de leidingen het wel kunnen hebben.

En als je een elektromagneet gebruikt kun je de extra koeling naar wens in- en uitschakelen, wat zowel voor elektronische chips als labs-op-een-chip wel eens handig kan zijn.

bron: MIT

Onderwerpen