Mivel a belső égésű motorok termikus hatásfoka a belső hőmérséklettel növekszik, a hűtőfolyadékot atmoszférikusnál magasabb nyomáson tartják, hogy növelje forráspontját. A kalibrált nyomáscsökkentő szelep általában be van építve a radiátor töltősapkájába. Ez a nyomás modellenként változó, de jellemzően 4-30 psi (30-200 kPa) között mozog.[4]
Ahogy a hűtőfolyadék rendszer nyomása a hőmérséklet emelkedésével növekszik, eléri azt a pontot, ahol a nyomáshatároló szelep lehetővé teszi a túlnyomás eltávozását. Ez leáll, ha a rendszer hőmérséklete már nem emelkedik. Túltöltött radiátor (vagy gyűjtőtartály) esetén a nyomást úgy engedik le, hogy kevés folyadékot engednek ki. Ez egyszerűen lefolyhat a talajra, vagy összegyűjthető egy szellőző tartályban, amely légköri nyomáson marad. Ha a motort leállítják, a hűtőrendszer lehűl és a folyadékszint csökken. Egyes esetekben, amikor felesleges folyadék gyűlt össze egy palackban, ez visszaszívhatja a fő hűtőkörbe. Más esetekben nem.
A második világháború előtt a motor hűtőfolyadéka általában tiszta víz volt. A fagyállót kizárólag a fagyás szabályozására használták, és ezt gyakran csak hideg időben tették. Ha a sima vizet hagyjuk megfagyni a motorblokkban, a víz megfagyva kitágulhat. Ez a hatás súlyos belső motorkárosodást okozhat a jég tágulása miatt.
A nagy teljesítményű repülőgép-hajtóművek fejlesztése jobb, magasabb forráspontú hűtőközegeket igényelt, ami glikol vagy víz-glikol keverékek elfogadásához vezetett. Ezek fagyálló tulajdonságaik miatt a glikolok elfogadásához vezettek.
Az alumínium vagy kevert fém motorok kifejlesztése óta a korróziógátlás még fontosabbá vált, mint a fagyálló, és minden régióban és évszakban.
A kiszáradt túlfolyó tartály a hűtőfolyadék elpárolgását eredményezheti, ami a motor helyi vagy általános túlmelegedését okozhatja. Súlyos károk keletkezhetnek, ha a járművet túlmelegszik. Meghibásodások, például kifúvódott fejtömítések, elvetemült vagy megrepedt hengerfejek vagy hengerblokkok következhetnek be. Néha nem lesz figyelmeztetés, mert a hőmérséklet-érzékelő (akár mechanikus, akár elektromos) számára adatokat szolgáltat, vízgőznek van kitéve, nem a folyékony hűtőfolyadéknak, ami károsan téves leolvasást ad.
A forró radiátor kinyitása csökkenti a rendszer nyomását, ami felforralhatja, és veszélyesen forró folyadékot és gőzt bocsáthat ki. Ezért a hűtősapkák gyakran tartalmaznak egy olyan mechanizmust, amely megpróbálja csökkenteni a belső nyomást, mielőtt a kupak teljesen kinyitható lenne.
Az autók vízhűtőjének feltalálása Karl Benz nevéhez fűződik. Wilhelm Maybach tervezte az első méhsejt-hűtőt a 35 lóerős Mercedeshez
Néha szükség van arra, hogy egy autót felszereljenek egy második vagy kiegészítő hűtővel a hűtőteljesítmény növelése érdekében, amikor az eredeti hűtő mérete nem növelhető. A második radiátor sorba van kötve a fő radiátorral az áramkörben. Ez volt a helyzet, amikor az Audi 100-at először turbófeltöltővel a 200-at létrehozva. Ezeket nem szabad összetéveszteni az intercoolerekkel.
Egyes motorokban van olajhűtő, külön kis hűtő a motorolaj hűtésére. Az automata sebességváltóval szerelt autók gyakran extra csatlakozásokkal rendelkeznek a hűtőhöz, így a sebességváltó-folyadék átadja hőjét a hűtőben lévő hűtőfolyadéknak. Ezek lehetnek olaj-levegő radiátorok, mint a fő radiátor kisebb változatánál. Egyszerűbben ezek lehetnek olaj-víz hűtők, ahol egy olajcsövet helyeznek be a vízradiátor belsejébe. Bár a víz melegebb, mint a környező levegő, magasabb hővezető képessége hasonló hűtést kínál (határokon belül) egy kevésbé bonyolult, így olcsóbb és megbízhatóbb [idézni kell] olajhűtővel. Ritkábban a szervokormány-folyadékot, a fékfolyadékot és más hidraulikafolyadékokat a jármű kiegészítő hűtője hűti le.
A turbófeltöltésű vagy feltöltött motorok rendelkezhetnek intercoolerrel, amely egy levegő-levegő vagy levegő-víz hűtő, amelyet a bejövő levegő hűtésére használnak, nem pedig a motor hűtésére.
A folyadékhűtéses dugattyús hajtóművekkel (általában inkább soros hajtóművekkel, mint radiális motorral) felszerelt repülőgépekhez is hűtőre van szükség. Mivel a légsebesség nagyobb, mint az autóké, ezek repülés közben hatékonyan hűthetők, így nincs szükségük nagy területekre vagy hűtőventilátorokra. Sok nagy teljesítményű repülőgép azonban rendkívüli túlmelegedési problémákkal küzd, amikor alapjáraton jár a földön – ez mindössze hét perc egy Spitfire esetében.[6] Ez hasonló a mai Forma-1-es autókhoz, amikor járó motorral leállítják a rajtrácsot, légcsatornás levegőt kell a hűtőházba kényszeríteni, hogy megakadályozzák a túlmelegedést.
A légellenállás csökkentése a repülőgép-tervezés egyik fő célja, beleértve a hűtőrendszerek tervezését is. Egy korai technika az volt, hogy a repülőgép bőséges légáramlását kihasználva a méhsejt-magot (sok felület, nagy a felület/térfogat arány) egy felületre szerelt radiátorra cserélték. Ez egyetlen felületet használ, amelyet a törzsbe vagy a szárnyba kevernek, és a hűtőfolyadék a felület hátulján lévő csöveken keresztül áramlik. Ilyen terveket leginkább az első világháborús repülőgépeken láttak.
Mivel nagy mértékben függenek a légsebességtől, a felületi radiátorok még jobban ki vannak téve a túlmelegedésnek, amikor a talajon futnak. Az olyan versenyrepülőgépeket, mint a Supermarine S.6B, egy verseny hidroplán, amelynek úszóinak felső felületébe fűtőtestek vannak beépítve, teljesítményük fő korlátjaként a "hőmérsékletmérőn repülnek".
Felületi radiátorokat néhány nagy sebességű versenyautó is használt, például Malcolm Campbell 1928-as Blue Birdje.
Általában a legtöbb hűtőrendszer korlátja, hogy a hűtőfolyadék nem forrhat fel, mivel az áramlásban lévő gáz kezelésének szükségessége nagymértékben megnehezíti a tervezést. Vízhűtéses rendszer esetén ez azt jelenti, hogy a maximális hőátadás mértékét a víz fajlagos hőkapacitása, valamint a környezeti hőmérséklet és a 100 °C közötti hőmérséklet-különbség korlátozza. Ez hatékonyabb hűtést biztosít télen vagy magasabb tengerszint feletti magasságban, ahol alacsony a hőmérséklet.
A repülőgépek hűtésében egy másik, különösen fontos hatás az, hogy a fajlagos hőkapacitás változik és a forráspont csökken a nyomással, és ez a nyomás gyorsabban változik a magassággal, mint a hőmérséklet csökkenése. Így a folyékony hűtőrendszerek általában veszítenek kapacitásukból, ahogy a repülőgép emelkedik. Ez jelentős korlátot jelentett a teljesítményben az 1930-as években, amikor a turbófeltöltők bevezetése először tette lehetővé a kényelmes utazást 15 000 láb feletti magasságban, és a hűtés tervezése a kutatás fő területévé vált.
A probléma legkézenfekvőbb és legáltalánosabb megoldása az volt, hogy a teljes hűtőrendszert nyomás alatt üzemeltetik. Ez a fajlagos hőkapacitást állandó értéken tartotta, miközben a külső levegő hőmérséklete tovább csökkent. Az ilyen rendszerek így javították a hűtési képességet, ahogy emelkedtek. A legtöbb felhasználásnál ez megoldotta a nagy teljesítményű dugattyús hajtóművek hűtésének problémáját, és a második világháború időszakának szinte valamennyi folyadékhűtéses repülőgépmotorja ezt a megoldást alkalmazta.
A túlnyomásos rendszerek azonban összetettebbek is, és sokkal érzékenyebbek a károsodásra – mivel a hűtőfolyadék nyomás alatt volt, a hűtőrendszerben még kisebb sérülések is, mint például egy puskakaliberű golyólyuk, a folyadék gyors kipermetezését eredményezték. lyuk. A hűtőrendszerek meghibásodása messze a vezető oka a motorhibáknak.
Bár nehezebb gőzelviselésre képes repülőgép-radiátort építeni, semmiképpen sem lehetetlen. A legfontosabb követelmény egy olyan rendszer biztosítása, amely a gőzt visszacsapja folyadékká, mielőtt visszavezetné a szivattyúkba és befejezné a hűtőkört. Egy ilyen rendszer ki tudja használni a párolgási fajhőt, amely víz esetében ötszöröse a folyékony formában lévő fajlagos hőkapacitásnak. További előnyökhöz juthat, ha hagyja, hogy a gőz túlhevüljön. Az ilyen, párologtató hűtőknek nevezett rendszerek az 1930-as években jelentős kutatások tárgyát képezték.
Vegyünk két, egyébként hasonló hűtőrendszert, amelyek 20 °C-os környezeti levegő hőmérsékleten működnek. A teljesen folyékony kivitel 30 °C és 90 °C között működhet, és 60 °C hőmérséklet-különbséget kínál a hő elvezetésére. Egy párologtató hűtőrendszer 80 °C és 110 °C között működhet. Első pillantásra ez sokkal kisebb hőmérséklet-különbségnek tűnik, de ez az elemzés figyelmen kívül hagyja azt a hatalmas mennyiségű, 500 °C-nak megfelelő hőenergiát, amelyet a gőzfejlesztés során szívtak fel. Valójában a párologtató változat 80 °C és 560 °C között működik, ami 480 °C-os effektív hőmérsékletkülönbség. Egy ilyen rendszer sokkal kisebb vízmennyiség mellett is hatékony lehet.
Az evaporatív hűtőrendszer hátránya a kondenzátorok területe, amely ahhoz szükséges, hogy a gőzt visszahűtse a forráspont alá. Mivel a gőz sokkal kevésbé sűrű, mint a víz, ennek megfelelően nagyobb felületre van szükség ahhoz, hogy elegendő légáramlást biztosítson a gőz visszahűtéséhez. A Rolls-Royce Goshawk 1933-as tervezése hagyományos radiátorszerű kondenzátorokat használt, és ez a kialakítás komoly problémát jelentett a légellenállás szempontjából. Németországban a Günter fivérek egy alternatív kialakítást fejlesztettek ki, amely párolgásos hűtést és a repülőgép szárnyain, törzsén és még a kormányon is elhelyezett felületi radiátorokat kombinált. Számos repülőgépet építettek a tervezésük alapján, és számos teljesítményrekordot döntöttek, nevezetesen a Heinkel He 119-et és a Heinkel He 100-at. Ezek a rendszerek azonban számos szivattyút igényeltek a folyadék visszavezetéséhez a szétterített radiátorokból, és rendkívül nehéznek bizonyult a megfelelő működés fenntartása. , és sokkal érzékenyebbek voltak a harci sebzésre. Az e rendszer kifejlesztésére irányuló erőfeszítéseket 1940-re általában felhagytak. A párolgásos hűtés iránti igény hamarosan megszűnt az etilénglikol alapú hűtőfolyadékok széles körben elterjedése miatt, amelyek alacsonyabb fajhővel, de sokkal magasabb forrásponttal rendelkeznek, mint a víz.
A légcsatornában elhelyezett repülőgép-radiátor felmelegíti az áthaladó levegőt, ami a levegő kitágulását és sebességét növeli. Ezt Meredith-effektusnak hívják, és a jól megtervezett, alacsony légellenállású radiátorokkal rendelkező, nagy teljesítményű dugattyús repülőgépek (különösen a P-51 Mustang) ebből származtatják a tolóerőt. A tolóerő elég jelentős volt ahhoz, hogy kiegyenlítse a hűtő által bezárt csatorna ellenállását, és lehetővé tette a repülőgép számára, hogy nulla hűtési ellenállást érjen el. Egy ponton még azt is tervezték, hogy a Supermarine Spitfire-t utóégetővel látják el úgy, hogy üzemanyagot fecskendeznek be a hűtő utáni kipufogócsatornába, és meggyújtják [idézésre van szükség]. Az utóégetés úgy érhető el, hogy a fő égési ciklus után további üzemanyagot fecskendeznek a motorba.
