I radiatori sono scambiatori di calore utilizzati per il raffreddamento dei motori a combustione interna, principalmente nelle automobili ma anche negli aerei con motore a pistoni, nelle locomotive ferroviarie, nei motocicli, negli impianti di generazione fissi o in qualsiasi uso simile di tale motore.
I motori a combustione interna vengono spesso raffreddati facendo circolare un liquido chiamato liquido di raffreddamento del motore attraverso il blocco motore e la testata dove viene riscaldato, quindi attraverso un radiatore dove cede calore all'atmosfera e quindi restituito al motore. Il liquido di raffreddamento del motore è solitamente a base di acqua, ma può anche essere olio. È comune utilizzare una pompa dell'acqua per forzare la circolazione del liquido di raffreddamento del motore e anche una ventola assiale[1] per forzare l'aria attraverso il radiatore.
Automobili e motocicli[modifica]Il liquido refrigerante viene versato nel radiatore di un'automobile
Nelle automobili e nelle motociclette con motore a combustione interna raffreddato a liquido, un radiatore è collegato a canali che attraversano il motore e la testata, attraverso i quali un liquido (liquido di raffreddamento) viene pompato da una pompa del liquido di raffreddamento. Questo liquido può essere acqua (nei climi in cui è improbabile che l'acqua congeli), ma è più comunemente una miscela di acqua e antigelo in proporzioni adeguate al clima. L'antigelo stesso è solitamente glicole etilenico o glicole propilenico (con a
piccola quantità di inibitore di corrosione).
Un tipico sistema di raffreddamento automobilistico comprende:
· una serie di gallerie ricavate nel basamento motore e nella testata, che circondano le camere di combustione con circolazione di liquido per asportare il calore;
· un radiatore, costituito da tanti tubicini dotati di un nido d'alette per dissipare rapidamente il calore, che riceve e raffredda il liquido caldo proveniente dal motore;
· una pompa dell'acqua, solitamente di tipo centrifugo, per far circolare il liquido di raffreddamento nell'impianto;
· un termostato per controllare la temperatura variando la quantità di liquido refrigerante inviato al radiatore;
· una ventola per aspirare aria fresca attraverso il radiatore.
Il processo di combustione produce una grande quantità di calore. Se si permettesse al calore di aumentare incontrollatamente, si verificherebbe una detonazione e i componenti esterni al motore si guasterebbero a causa della temperatura eccessiva. Per combattere questo effetto, il liquido refrigerante viene fatto circolare attraverso il motore dove assorbe il calore. Una volta assorbito il liquido refrigerante
il calore proveniente dal motore continua il suo flusso verso il radiatore. Il radiatore trasferisce il calore dal liquido di raffreddamento all'aria che passa.
I radiatori vengono utilizzati anche per raffreddare i fluidi della trasmissione automatica, il refrigerante del condizionatore d'aria, l'aria aspirata e talvolta per raffreddare l'olio motore o il fluido del servosterzo. Un radiatore è generalmente montato in una posizione in cui riceve il flusso d'aria dal movimento in avanti del veicolo, ad esempio dietro una griglia anteriore. Quando i motori sono montati centralmente o posteriormente, è prassi comune montare il radiatore dietro una griglia anteriore per ottenere un flusso d'aria sufficiente, anche se ciò richiede lunghi tubi del liquido di raffreddamento. In alternativa, il radiatore può aspirare l'aria dal flusso sopra la parte superiore del veicolo o da una griglia montata lateralmente. Per i veicoli lunghi, come gli autobus, il flusso d'aria laterale è più comune per il raffreddamento del motore e della trasmissione, mentre il flusso d'aria superiore è più comune per il raffreddamento del condizionatore d'aria. Costruzione del radiatore I radiatori per automobili sono costituiti da una coppia di serbatoi di testa in metallo o plastica, collegati da un nucleo con molti passaggi stretti, che conferiscono un'elevata superficie rispetto al volume. Questo nucleo è solitamente costituito da strati impilati di lamiera metallica, pressati per formare canali e saldati o brasati insieme. Per molti anni i radiatori sono stati realizzati con nuclei in ottone o rame saldati a collettori in ottone. I radiatori moderni hanno nuclei in alluminio e spesso risparmiano denaro e peso utilizzando testate in plastica con guarnizioni. Questa costruzione è più soggetta a guasti e meno facilmente riparabile rispetto ai materiali tradizionali.
Un metodo di costruzione precedente era il radiatore a nido d'ape. I tubi rotondi venivano modellati in esagoni alle estremità, quindi impilati insieme e saldati. Poiché si toccavano solo alle estremità, questo formò quello che divenne in effetti un solido serbatoio d'acqua attraversato da molti tubi d'aria.[2]
Alcune auto d'epoca utilizzano nuclei del radiatore realizzati con tubi a spirale, una costruzione meno efficiente ma più semplice.
