Les radiateurs sont des échangeurs de chaleur utilisés pour refroidir les moteurs à combustion interne, principalement dans les automobiles mais également dans les avions à moteurs à pistons, les locomotives ferroviaires, les motos, les centrales électriques stationnaires ou toute utilisation similaire d'un tel moteur.
Les moteurs à combustion interne sont souvent refroidis en faisant circuler un liquide appelé liquide de refroidissement du moteur à travers le bloc moteur et la culasse où il est chauffé, puis à travers un radiateur où il perd de la chaleur dans l'atmosphère, puis renvoyé au moteur. Le liquide de refroidissement du moteur est généralement à base d’eau, mais peut également être de l’huile. Il est courant d'utiliser une pompe à eau pour forcer la circulation du liquide de refroidissement du moteur, ainsi qu'un ventilateur axial[1] pour forcer l'air à travers le radiateur.
Automobiles et motos
Dans les automobiles et les motos équipées d'un moteur à combustion interne refroidi par liquide, un radiateur est connecté à des canaux traversant le moteur et la culasse, à travers lesquels un liquide (liquide de refroidissement) est pompé par une pompe à liquide de refroidissement. Ce liquide peut être de l'eau (dans les climats où l'eau est peu susceptible de geler), mais il s'agit le plus souvent d'un mélange d'eau et d'antigel dans des proportions adaptées au climat. L'antigel lui-même est généralement de l'éthylène glycol ou du propylène glycol (avec un
petite quantité d'inhibiteur de corrosion).
Un système de refroidissement automobile typique comprend :
· une série de galeries creusées dans le bloc moteur et la culasse, entourant les chambres de combustion avec un liquide en circulation pour évacuer la chaleur ;
· un radiateur, constitué de nombreux petits tubes équipés d'un nid d'abeilles d'ailettes pour dissiper rapidement la chaleur, qui reçoit et refroidit le liquide chaud du moteur ;
· une pompe à eau, généralement de type centrifuge, pour faire circuler le liquide de refroidissement dans le système ;
· un thermostat pour contrôler la température en faisant varier la quantité de liquide de refroidissement allant au radiateur ;
· un ventilateur pour aspirer l'air frais à travers le radiateur.
Le processus de combustion produit une grande quantité de chaleur. Si la chaleur augmentait de manière incontrôlée, une détonation se produirait et les composants extérieurs au moteur tomberaient en panne en raison d'une température excessive. Pour lutter contre cet effet, le liquide de refroidissement circule dans le moteur où il absorbe la chaleur. Une fois que le liquide de refroidissement a absorbé
la chaleur du moteur continue son flux vers le radiateur. Le radiateur transfère la chaleur du liquide de refroidissement à l’air qui passe.
Les radiateurs sont également utilisés pour refroidir les liquides de transmission automatique, le réfrigérant du climatiseur, l'air d'admission et parfois pour refroidir l'huile moteur ou le liquide de direction assistée. Un radiateur est généralement monté dans une position où il reçoit le flux d'air provenant du mouvement vers l'avant du véhicule, par exemple derrière une calandre. Lorsque les moteurs sont montés au milieu ou à l'arrière, il est courant de monter le radiateur derrière une calandre avant pour obtenir un débit d'air suffisant, même si cela nécessite de longs tuyaux de liquide de refroidissement. Alternativement, le radiateur peut aspirer l'air du flux au-dessus du véhicule ou d'une grille latérale. Pour les véhicules longs, tels que les bus, le flux d'air latéral est le plus courant pour le refroidissement du moteur et de la transmission et le flux d'air supérieur le plus courant pour le refroidissement du climatiseur. Construction du radiateur noyau avec de nombreux passages étroits, donnant une surface élevée par rapport au volume. Ce noyau est généralement constitué de couches empilées de tôle, pressées pour former des canaux et soudées ou brasées ensemble. Pendant de nombreuses années, les radiateurs étaient fabriqués à partir de noyaux en laiton ou en cuivre soudés à des collecteurs en laiton. Les radiateurs modernes ont des noyaux en aluminium et permettent souvent d'économiser de l'argent et du poids en utilisant des collecteurs en plastique avec des joints. Cette construction est plus sujette aux défaillances et moins facile à réparer que les matériaux traditionnels.
Une méthode de construction antérieure était le radiateur en nid d’abeille. Les tubes ronds étaient sertis en hexagones à leurs extrémités, puis empilés et soudés. Comme ils ne se touchaient qu'à leurs extrémités, cela formait ce qui devenait en fait un réservoir d'eau solide traversé par de nombreux tubes d'air.[2]
Certaines voitures anciennes utilisent des radiateurs fabriqués à partir de tubes enroulés, une construction moins efficace mais plus simple.
