Un radiatore è uno scambiatore di calore utilizzato per trasferire l'energia termica da un mezzo all'altro allo scopo di raffreddare e riscaldare. La maggior parte dei radiatori sono costruiti per funzionare in automobili, edifici ed elettronica.
Un radiatore è sempre una fonte di calore per il suo ambiente, sebbene ciò possa essere allo scopo di riscaldare un ambiente o di raffreddare il fluido o il liquido di raffreddamento ad esso fornito, come per il raffreddamento dei motori automobilistici e le torri di raffreddamento a secco HVAC. Nonostante il nome, la maggior parte dei radiatori trasferisce la maggior parte del calore tramite convezione anziché tramite radiazione termica.
I radiatori vengono utilizzati per raffreddare i motori a combustione interna, principalmente nelle automobili ma anche negli aerei con motore a pistoni, nelle locomotive ferroviarie, nei motocicli, negli impianti di generazione stazionari e in altri luoghi in cui vengono utilizzati motori termici (le imbarcazioni, avendo una fornitura illimitata di acqua relativamente fresca all'esterno, di solito utilizzano invece gli scambiatori di calore liquido-liquido).
Per raffreddare il motore termico, un liquido refrigerante viene fatto passare attraverso il blocco motore, dove assorbe il calore dal motore. Il liquido refrigerante caldo viene quindi immesso nel serbatoio di ingresso del radiatore (situato sulla parte superiore del radiatore o lungo un lato), da cui viene distribuito attraverso il nucleo del radiatore tramite tubi a un altro serbatoio sull'estremità opposta del radiatore. Mentre il liquido refrigerante passa attraverso i tubi del radiatore nel suo percorso verso il serbatoio opposto, trasferisce gran parte del suo calore ai tubi che, a loro volta, trasferiscono il calore alle alette alloggiate tra ciascuna fila di tubi. Le alette rilasciano quindi il calore nell'aria ambiente. Le alette vengono utilizzate per aumentare notevolmente la superficie di contatto dei tubi con l'aria, aumentando così l'efficienza di scambio. Il liquido raffreddato viene reimmesso nel motore e il ciclo si ripete. Normalmente, il radiatore non riduce la temperatura del liquido di raffreddamento alla temperatura dell'aria ambiente, ma è comunque sufficientemente raffreddato per evitare il surriscaldamento del motore.
Questo refrigerante è solitamente a base d'acqua, con l'aggiunta di glicoli per prevenire il congelamento e altri additivi per limitare la corrosione, l'erosione e la cavitazione. Tuttavia il liquido refrigerante può essere anche un olio. I primi motori utilizzavano termosifoni per far circolare il liquido di raffreddamento; oggi, tuttavia, tutti i motori, tranne quelli più piccoli, utilizzano pompe.[5]
Fino agli anni '80, i nuclei dei radiatori erano spesso realizzati in rame (per le alette) e ottone (per tubi, collettori e piastre laterali, mentre i serbatoi potevano essere realizzati anche in ottone o plastica, spesso poliammide). A partire dagli anni ’70, l’uso dell’alluminio aumentò, fino a prendere il posto della stragrande maggioranza delle applicazioni dei radiatori per veicoli. I principali incentivi per l'alluminio sono la riduzione del peso e dei costi.
Poiché l'aria ha una capacità termica e una densità inferiori rispetto ai liquidi di raffreddamento, è necessario soffiare una portata volumetrica abbastanza elevata (rispetto a quella del liquido di raffreddamento) attraverso il nucleo del radiatore per catturare il calore dal liquido di raffreddamento. I radiatori hanno spesso una o più ventole che soffiano aria attraverso il radiatore. Per ridurre il consumo energetico delle ventole nei veicoli, i radiatori sono spesso dietro la griglia nella parte anteriore del veicolo. L'aria del pistone può fornire una parte o tutto il flusso d'aria di raffreddamento necessario quando la temperatura del liquido di raffreddamento rimane al di sotto della temperatura massima progettata per il sistema e la ventola rimane disattivata.
