Функція радіатора полягає в тому, щоб поглинати це тепло, а потім розсіювати його всередину або за межі корпусу, щоб забезпечити нормальну температуру компонентів комп’ютера. Більшість радіаторів поглинають тепло, контактуючи з поверхнею нагрівальних компонентів, а потім передають тепло у віддалені місця різними способами, наприклад повітрям усередині корпусу. Потім корпус передає гаряче повітря назовні корпусу, щоб завершити розсіювання тепла комп’ютера.
Радіатори нагрівають кімнату переважно за допомогою конвекції. Ця конвекція тягне прохолодне повітря з нижньої частини кімнати, і коли воно проходить через канавки, повітря нагрівається та піднімається вгору. Цей круговий рух допомагає блокувати холодне повітря з ваших вікон і гарантує, що ваша кімната залишається гарячою та теплою.
В автомобілях і мотоциклах з двигуном внутрішнього згоряння з рідинним охолодженням радіатор підключений до каналів, що проходять через двигун і головку блоку циліндрів, через які прокачується рідина (охолоджуюча рідина). Ця рідина може бути водою (у кліматичних умовах, де вода навряд чи замерзне), але частіше це суміш води та антифризу у пропорціях, які відповідають клімату. Сам антифриз зазвичай складається з етиленгліколю або пропіленгліколю (з невеликою кількістю інгібітора корозії).
Типова система охолодження автомобіля складається з:
· ряд галерей, відлитих у блок двигуна та головку циліндра, оточуючи камери згоряння з циркулюючою рідиною для відведення тепла;
· радіатор, що складається з багатьох маленьких трубок, оснащених стільниковими ребрами для швидкого розсіювання тепла, який приймає та охолоджує гарячу рідину з двигуна;
· водяний насос, зазвичай відцентрового типу, для циркуляції теплоносія по системі;
· термостат для контролю температури шляхом зміни кількості теплоносія, що надходить до радіатора;
· вентилятор для протягування холодного повітря через радіатор.
У процесі горіння виділяється велика кількість тепла. Якщо дозволити безконтрольному збільшенню тепла, виникне детонація, і компоненти поза двигуном вийдуть з ладу через надмірну температуру. Для боротьби з цим ефектом охолоджуюча рідина циркулює через двигун, де вона поглинає тепло. Коли охолоджуюча рідина поглинає тепло від двигуна, вона продовжує надходити до радіатора. Радіатор передає тепло від теплоносія повітрю, що проходить.
Радіатори також використовуються для охолодження рідин автоматичної коробки передач, холодоагенту кондиціонера, всмоктуваного повітря, а іноді й для охолодження моторного масла чи рідини гідропідсилювача керма. Радіатор зазвичай встановлюється в місці, де він отримує повітряний потік від руху автомобіля вперед, наприклад, за передньою решіткою. Якщо двигуни встановлені всередині або ззаду, радіатор зазвичай встановлюють за передньою решіткою, щоб забезпечити достатній потік повітря, навіть якщо для цього потрібні довгі труби охолоджуючої рідини. Крім того, радіатор може забирати повітря з потоку над верхньою частиною автомобіля або з решітки, встановленої збоку. Для довгих транспортних засобів, таких як автобуси, бічний повітряний потік найчастіше використовується для охолодження двигуна та трансмісії, а верхній – для охолодження кондиціонера.
Більш раннім способом конструкції був стільниковий радіатор. Круглі труби були стиснуті на кінцях у шестикутники, потім складені разом і спаяні. Оскільки вони торкалися лише кінцями, це утворювало те, що фактично стало суцільним резервуаром для води з багатьма повітряними трубками, що проходять через нього.[2]
Деякі ретро-автомобілі використовують серцевини радіаторів зі згорнутої труби, менш ефективної, але простішої конструкції
Більш раннім способом конструкції був стільниковий радіатор. Круглі труби були стиснуті на кінцях у шестикутники, потім складені разом і спаяні. Оскільки вони торкалися лише кінцями, це утворювало те, що фактично стало суцільним резервуаром для води з багатьма повітряними трубками, що проходять через нього.[2]
Деякі ретро-автомобілі використовують серцевини радіаторів зі згорнутої труби, менш ефективної, але простішої конструкції.
Радіатори спочатку використовували низхідний вертикальний потік, керований виключно термосифонним ефектом. Охолоджуюча рідина нагрівається в двигуні, стає менш густою і тому піднімається. Коли радіатор охолоджує рідину, охолоджуюча рідина стає щільнішою і падає. Цей ефект достатній для малопотужних стаціонарних двигунів, але недостатній для всіх автомобілів, крім самих ранніх. Протягом багатьох років усі автомобілі використовували відцентрові насоси для циркуляції охолоджувальної рідини двигуна, оскільки природна циркуляція має дуже низькі витрати.
Для одночасного керування невеликим радіатором усередині транспортного засобу зазвичай встановлюється система клапанів, перегородок або обох. Цей невеликий радіатор і пов’язаний з ним вентилятор називається серцевиною обігрівача і служить для обігріву салону. Подібно до радіатора, сердечник нагрівача діє, відводячи тепло від двигуна. З цієї причини технічні спеціалісти часто радять операторам увімкнути обігрівач і встановити його на високий рівень, якщо двигун перегрівається, щоб допомогти головному радіатору.
Температура двигуна в сучасних автомобілях в основному контролюється термостатом типу воскових гранул, клапаном, який відкривається, коли двигун досягає оптимальної робочої температури.
Коли двигун холодний, термостат закритий, за винятком невеликого обхідного потоку, так що термостат відчуває зміни температури охолоджувальної рідини, коли двигун прогрівається. Охолоджуюча рідина двигуна направляється термостатом на вхід циркуляційного насоса і повертається безпосередньо в двигун, минаючи радіатор. Спрямування води на циркуляцію лише через двигун дозволяє двигуну досягти оптимальної робочої температури якомога швидше, уникаючи при цьому локальних «гарячих точок». Коли охолоджуюча рідина досягає температури активації термостата, він відкривається, дозволяючи воді протікати через радіатор, щоб запобігти підвищенню температури.
Після досягнення оптимальної температури термостат контролює потік охолоджуючої рідини двигуна до радіатора, щоб двигун продовжував працювати при оптимальній температурі. В умовах пікового навантаження, наприклад, під час повільного підйому на крутий пагорб із великим вантажем у спекотний день, термостат буде наближатися до повного відкриття, оскільки двигун вироблятиме майже максимальну потужність, тоді як швидкість повітряного потоку через радіатор низька. (Як теплообмінник, швидкість повітряного потоку через радіатор має великий вплив на його здатність розсіювати тепло.) І навпаки, під час швидкого спуску по автомагістралі в холодну ніч із легким дроселем термостат буде майже закритий оскільки двигун виробляє мало енергії, а радіатор здатний розсіювати набагато більше тепла, ніж виробляє двигун. Надходження надто великого потоку охолоджуючої рідини до радіатора призведе до надмірного охолодження двигуна та його роботи при температурі, нижчій за оптимальну, що призведе до зниження ефективності палива та збільшення викидів вихлопних газів. Крім того, довговічність, надійність і довговічність двигуна іноді погіршуються, якщо будь-які компоненти (наприклад, підшипники колінчастого вала) сконструйовані з урахуванням теплового розширення, щоб відповідати правильним зазорам. Іншим побічним ефектом надмірного охолодження є зниження продуктивності обігрівача кабіни, хоча в типових випадках він усе ще подає повітря зі значно вищою температурою, ніж температура навколишнього середовища.
Таким чином, термостат постійно переміщується в межах свого діапазону, реагуючи на зміни робочого навантаження автомобіля, швидкості та зовнішньої температури, щоб підтримувати двигун на оптимальній робочій температурі.
На старовинних автомобілях ви можете зустріти сильфонний термостат, який має гофрований сильфон, що містить летку рідину, таку як спирт або ацетон. Ці типи термостатів погано працюють при тиску в системі охолодження вище приблизно 7 psi. Сучасні автомобілі зазвичай працюють при тиску близько 15 psi, що виключає використання термостата сильфонного типу. У двигунах з прямим повітряним охолодженням це не стосується сильфонного термостата, який керує заслінкою в повітряних каналах.
Інші фактори впливають на температуру двигуна, включаючи розмір радіатора та тип вентилятора радіатора. Розмір радіатора (і, отже, його охолоджувальна здатність) вибрано таким чином, щоб він міг підтримувати розрахункову температуру двигуна за найекстремальніших умов, з якими може зіткнутися транспортний засіб (наприклад, підйом на гору з повним навантаженням у спекотний день). .
Швидкість повітряного потоку через радіатор є головним впливом на тепло, яке він розсіює. Швидкість автомобіля впливає на це приблизно пропорційно до зусилля двигуна, таким чином створюючи грубий саморегулюючий зворотний зв’язок. Якщо додатковий вентилятор охолодження приводиться в рух двигуном, він також відстежує швидкість двигуна аналогічно.
Вентилятори, що приводяться в дію двигуном, часто регулюються муфтою вентилятора від приводного ременя, яка ковзає та знижує швидкість вентилятора при низьких температурах. Це покращує паливну ефективність, не витрачаючи енергію на приведення в дію вентилятора без потреби. У сучасних автомобілях додаткове регулювання швидкості охолодження забезпечується вентиляторами радіатора зі змінною швидкістю або циклічним режимом. Управління електровентиляторами здійснюється термостатом або блоком керування двигуном. Електричні вентилятори також мають перевагу в тому, що забезпечують хороший потік повітря та охолодження на низьких обертах двигуна або коли він стоїть, наприклад, у повільному русі.
До розробки вентиляторів з приводом в’язкої рідини та електричних вентиляторів двигуни оснащувалися простими фіксованими вентиляторами, які постійно пропускали повітря через радіатор. Транспортні засоби, конструкція яких вимагала встановлення великого радіатора, щоб справлятися з важкою роботою при високих температурах, наприклад комерційні транспортні засоби та трактори, часто охолоджувалися в холодну погоду за невеликих навантажень, навіть за наявності термостата, оскільки великий радіатор і фіксований вентилятор викликав швидке та значне падіння температури охолоджувальної рідини, щойно відкрився термостат. Цю проблему можна вирішити шляхом встановлення жалюзі (або кожуха радіатора) на радіатор, який можна відрегулювати, щоб частково або повністю блокувати потік повітря через радіатор. У найпростішому вигляді жалюзі — це рулон матеріалу, такого як полотно або гума, який розгорнутий уздовж радіатора, щоб закрити потрібну частину. Деякі старі машини, як-от одномоторні винищувачі часів Першої світової війни S.E.5 і SPAD S.XIII, мають серію жалюзі, які можна регулювати з місця водія або пілота, щоб забезпечити певний контроль. Деякі сучасні автомобілі мають серію жалюзі, які автоматично відкриваються та закриваються блоком керування двигуном, щоб забезпечити баланс охолодження та аеродинаміки за потреби.
