Радиатор – это теплообменник, используемый для передачи тепловой энергии от одной среды к другой с целью охлаждения и обогрева. Большинство радиаторов предназначены для работы в автомобилях, зданиях и электронике.
Радиатор всегда является источником тепла для окружающей среды, хотя это может быть сделано либо с целью нагрева окружающей среды, либо для охлаждения подаваемой к нему жидкости или охлаждающей жидкости, как в случае с охлаждением автомобильного двигателя и сухими градирнями HVAC. Несмотря на название, большинство радиаторов передают большую часть тепла посредством конвекции, а не теплового излучения.
Радиаторы используются для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, главным образом в автомобилях, но также в поршневых самолетах, железнодорожных локомотивах, мотоциклах, стационарных электростанциях и других местах, где используются тепловые двигатели (водные суда, имеющие неограниченный запас относительно прохладной воды снаружи, обычно используют вместо них жидкостно-жидкостные теплообменники).
Для охлаждения теплового двигателя охлаждающая жидкость пропускается через блок двигателя, где она поглощает тепло от двигателя. Затем горячая охлаждающая жидкость подается во впускной бачок радиатора (расположенный либо сверху радиатора, либо вдоль одной стороны), откуда по трубкам распределяется по сердцевине радиатора в другой бачок на противоположном конце радиатора. Когда охлаждающая жидкость проходит через трубки радиатора на пути к противоположному баку, она передает большую часть своего тепла трубкам, которые, в свою очередь, передают тепло ребрам, расположенным между каждым рядом трубок. Затем ребра отдают тепло окружающему воздуху. Ребра используются для значительного увеличения поверхности контакта трубок с воздухом, тем самым увеличивая эффективность обмена. Остывшая жидкость подается обратно в двигатель, и цикл повторяется. Обычно радиатор не снижает температуру охлаждающей жидкости обратно до температуры окружающего воздуха, но он все еще достаточно охлаждается, чтобы предотвратить перегрев двигателя.
Эта охлаждающая жидкость обычно имеет водную основу с добавлением гликолей для предотвращения замерзания и других присадок для ограничения коррозии, эрозии и кавитации. Однако охлаждающей жидкостью также может быть масло. В первых двигателях для циркуляции охлаждающей жидкости использовались термосифоны; сегодня, однако, во всех двигателях, кроме самых маленьких, используются насосы.[5]
До 1980-х годов сердечники радиаторов часто изготавливались из меди (ребер) и латуни (трубок, коллекторов и боковых пластин), тогда как баки также могли быть изготовлены из латуни или пластика, часто из полиамида. Начиная с 1970-х годов, использование алюминия увеличилось, и в конечном итоге он занял подавляющее большинство автомобильных радиаторов. Основными стимулами для использования алюминия являются снижение веса и стоимости.
Поскольку воздух имеет меньшую теплоемкость и плотность, чем жидкие охлаждающие жидкости, через сердцевину радиатора должен продуваться довольно большой объемный расход (по сравнению с охлаждающей жидкостью), чтобы захватить тепло от охлаждающей жидкости. Радиаторы часто имеют один или несколько вентиляторов, продувающих воздух через радиатор. Чтобы снизить энергопотребление вентиляторов в транспортных средствах, радиаторы часто располагаются за решеткой в передней части автомобиля. Набегающий воздух может обеспечить часть или весь необходимый поток охлаждающего воздуха, когда температура охлаждающей жидкости остается ниже расчетной максимальной температуры системы, а вентилятор остается отключенным.
