Тъй като топлинната ефективност на двигателите с вътрешно горене се увеличава с вътрешната температура, охлаждащата течност се поддържа при налягане, по-високо от атмосферното, за да се повиши нейната точка на кипене. Калибриран предпазен клапан обикновено е вграден в капачката за пълнене на радиатора. Това налягане варира между моделите, но обикновено варира от 4 до 30 psi (30 до 200 kPa).[4]
Тъй като налягането на охладителната система се увеличава с повишаване на температурата, то ще достигне точката, в която предпазният клапан позволява на излишното налягане да излезе. Това ще спре, когато температурата на системата спре да се повишава. В случай на препълнен радиатор (или колекторен резервоар) налягането се обезвъздушава, като се позволи на малко течност да изтече. Това може просто да се оттича на земята или да се събира в вентилиран контейнер, който остава при атмосферно налягане. Когато двигателят е изключен, охладителната система се охлажда и нивото на течността пада. В някои случаи, когато излишната течност е била събрана в бутилка, тя може да бъде „всмукана“ обратно в главната верига на охлаждащата течност. В други случаи не е така.
Преди Втората световна война охлаждащата течност на двигателя обикновено беше обикновена вода. Антифризът се използваше единствено за контролиране на замръзването и това често се правеше само в студено време. Ако обикновената вода се остави да замръзне в блока на двигателя, водата може да се разшири, докато замръзва. Този ефект може да причини сериозни вътрешни повреди на двигателя поради разширяването на леда.
Развитието на високопроизводителни авиационни двигатели изисква подобрени охлаждащи течности с по-високи точки на кипене, което води до приемането на гликол или смеси вода-гликол. Това доведе до приемането на гликоли заради техните антифризни свойства.
След разработването на двигатели от алуминий или смесени метали, инхибирането на корозията стана дори по-важно от антифриза и във всички региони и сезони.
Преливащ резервоар, който работи на сухо, може да доведе до изпаряване на охлаждащата течност, което може да причини локално или общо прегряване на двигателя. Може да възникнат сериозни щети, ако се остави превозното средство да работи над температурата. Повреди като издухани уплътнения на главата и изкривени или напукани цилиндрови глави или цилиндрови блокове могат да бъдат резултат. Понякога няма да има предупреждение, тъй като температурният сензор, който предоставя данни за температурния манометър (механичен или електрически), е изложен на водна пара, а не на течната охлаждаща течност, осигурявайки вредно фалшиво отчитане.
Отварянето на горещ радиатор намалява налягането в системата, което може да доведе до кипене и изхвърляне на опасно гореща течност и пара. Поради това капачките на радиатора често съдържат механизъм, който се опитва да облекчи вътрешното налягане, преди капачката да може да се отвори напълно.
Изобретяването на автомобилния воден радиатор се приписва на Карл Бенц. Вилхелм Майбах проектира първия радиатор тип пчелна пита за Mercedes 35hp
Понякога е необходимо автомобилът да бъде оборудван с втори или допълнителен радиатор, за да се увеличи охладителната мощност, когато размерът на оригиналния радиатор не може да бъде увеличен. Вторият радиатор е свързан последователно с главния радиатор във веригата. Такъв беше случаят, когато Audi 100 за първи път беше с турбокомпресор, създавайки 200. Те не трябва да се бъркат с междинни охладители.
Някои двигатели имат маслен охладител, отделен малък радиатор за охлаждане на маслото в двигателя. Автомобилите с автоматична трансмисия често имат допълнителни връзки към радиатора, позволяващи на трансмисионната течност да пренася топлината си към охлаждащата течност в радиатора. Това могат да бъдат маслено-въздушни радиатори, като за по-малка версия на основния радиатор. По-просто те могат да бъдат маслено-водни охладители, където маслена тръба е вкарана във водния радиатор. Въпреки че водата е по-гореща от околния въздух, нейната по-висока топлопроводимост предлага сравнимо охлаждане (в граници) от по-малко сложен и следователно по-евтин и по-надежден [необходим цитат] маслен охладител. По-рядко течността за сервоуправление, спирачната течност и други хидравлични течности могат да се охлаждат от допълнителен радиатор на превозно средство.
Двигателите с турбокомпресор или компресор могат да имат междинен охладител, който е радиатор въздух-въздух или въздух-вода, използван за охлаждане на входящия въздушен заряд, а не за охлаждане на двигателя.
Самолетите с бутални двигатели с течно охлаждане (обикновено редови двигатели, а не радиални) също изискват радиатори. Тъй като скоростта на въздуха е по-висока от тази на автомобилите, те се охлаждат ефективно по време на полет и затова не изискват големи площи или вентилатори за охлаждане. Много самолети с висока производителност обаче страдат от екстремни проблеми с прегряването, когато работят на празен ход на земята - само седем минути за Spitfire.[6] Това е подобно на днешните болиди от Формула 1, когато са спрени на решетката с работещи двигатели, те се нуждаят от нагнетен въздух в радиаторите им, за да предотвратят прегряване.
Намаляването на съпротивлението е основна цел при проектирането на самолети, включително дизайна на охладителните системи. Една ранна техника беше да се възползва от обилния въздушен поток на самолета, за да се замени сърцевината от пчелна пита (много повърхности, с високо съотношение повърхност към обем) с повърхностно монтиран радиатор. Това използва една повърхност, смесена с фюзелажа или обшивката на крилото, като охлаждащата течност тече през тръби в задната част на тази повърхност. Такива дизайни са наблюдавани най-вече на самолети от Първата световна война.
Тъй като те са толкова зависими от въздушната скорост, повърхностните радиатори са дори по-податливи на прегряване, когато се движат на земята. Състезателни самолети като Supermarine S.6B, състезателен хидроплан с радиатори, вградени в горните повърхности на поплавъците му, са описани като "летящи по температурния манометър" като основното ограничение на тяхното представяне. [7]
Повърхностните радиатори са използвани и от няколко високоскоростни състезателни коли, като Синята птица на Малкълм Кембъл от 1928 г.
Като цяло ограничение на повечето охладителни системи е охлаждащата течност да не се оставя да кипи, тъй като необходимостта от работа с газ в потока значително усложнява дизайна. За система с водно охлаждане това означава, че максималното количество пренос на топлина е ограничено от специфичния топлинен капацитет на водата и разликата в температурата между околната и 100 °C. Това осигурява по-ефективно охлаждане през зимата или на по-висока надморска височина, където температурите са ниски.
Друг ефект, който е особено важен при охлаждането на самолета, е, че специфичният топлинен капацитет се променя и точката на кипене намалява с налягането и това налягане се променя по-бързо с надморската височина, отколкото падането на температурата. По този начин, като цяло, системите за течно охлаждане губят капацитет, докато самолетът се изкачва. Това беше голямо ограничение на производителността през 30-те години на миналия век, когато въвеждането на турбокомпресорите за първи път позволи удобно пътуване на височини над 15 000 фута, а дизайнът на охлаждането се превърна в основна област на изследване.
Най-очевидното и често срещано решение на този проблем беше цялата охладителна система да работи под налягане. Това поддържа специфичния топлинен капацитет на постоянна стойност, докато температурата на външния въздух продължава да пада. По този начин такива системи подобряват способността за охлаждане, докато се изкачват. За повечето употреби това решава проблема с охлаждането на високопроизводителни бутални двигатели и почти всички авиационни двигатели с течно охлаждане от периода на Втората световна война използват това решение.
Системите под налягане обаче също са по-сложни и много по-податливи на повреди - тъй като охлаждащата течност е под налягане, дори незначителна повреда в охладителната система, като единична дупка от куршум с калибър на пушка, ще доведе до бързо пръскане на течността от дупка. Неизправностите на охладителните системи бяха водещата причина за повредите на двигателя.
Въпреки че е по-трудно да се изгради самолетен радиатор, който може да се справи с пара, това в никакъв случай не е невъзможно. Основното изискване е да се осигури система, която кондензира парата обратно в течност, преди да я предаде обратно в помпите и да завърши охладителната верига. Такава система може да се възползва от специфичната топлина на изпаряване, която в случая на вода е пет пъти по-висока от специфичния топлинен капацитет в течна форма. Допълнителни печалби могат да бъдат постигнати, като се позволи на парата да стане прегрята. Такива системи, известни като изпарителни охладители, са били обект на значителни изследвания през 30-те години на миналия век.
Помислете за две охладителни системи, които иначе са подобни, работещи при температура на околния въздух от 20 °C. Изцяло течен дизайн може да работи между 30 °C и 90 °C, предлагайки 60 °C температурна разлика за отвеждане на топлина. Системата за охлаждане с изпаряване може да работи между 80 °C и 110 °C. На пръв поглед това изглежда като много по-малка температурна разлика, но този анализ пренебрегва огромното количество топлинна енергия, погълната по време на генерирането на пара, еквивалентно на 500 °C. На практика изпарителната версия работи между 80 °C и 560 °C, 480 °C ефективна температурна разлика. Такава система може да бъде ефективна дори при много по-малки количества вода.
Недостатъкът на изпарителната охладителна система е площта на кондензаторите, необходима за охлаждане на парата обратно под точката на кипене. Тъй като парата е с много по-малка плътност от водата, е необходима съответно по-голяма повърхност, за да се осигури достатъчен въздушен поток за охлаждане на парата обратно. Дизайнът на Rolls-Royce Goshawk от 1933 г. използва конвенционални кондензатори, подобни на радиатори, и този дизайн се оказва сериозен проблем за съпротивлението. В Германия братята Гюнтер разработиха алтернативен дизайн, съчетаващ изпарително охлаждане и повърхностни радиатори, разположени по крилата на самолета, фюзелажа и дори руля. Няколко самолета бяха построени с помощта на техния дизайн и поставиха многобройни рекорди за производителност, по-специално Heinkel He 119 и Heinkel He 100. Тези системи обаче изискваха множество помпи за връщане на течността от разпръснатите радиатори и се оказа изключително трудно да продължат да работят правилно , и бяха много по-податливи на бойни щети. Усилията за разработване на тази система като цяло бяха изоставени до 1940 г. Необходимостта от изпарително охлаждане скоро трябваше да бъде отхвърлена от широко разпространената наличност на охлаждащи течности на основата на етиленгликол, които имаха по-ниска специфична топлина, но много по-висока точка на кипене от водата.
Радиатор на въздухоплавателно средство, съдържащ се в канал, загрява въздуха, преминаващ през него, което кара въздуха да се разширява и да набира скорост. Това се нарича ефект на Мередит и високоефективните бутални самолети с добре проектирани радиатори с ниско съпротивление (по-специално P-51 Mustang) извличат тяга от него. Тягата беше достатъчно значителна, за да компенсира съпротивлението на канала, в който беше затворен радиаторът, и позволи на самолета да постигне нулево съпротивление при охлаждане. В един момент дори имаше планове за оборудване на Supermarine Spitfire с доизгаряне, чрез впръскване на гориво в изпускателния канал след радиатора и запалването му [необходим цитат]. Доизгарянето се постига чрез впръскване на допълнително гориво в двигателя след основния цикъл на горене.
