Zadaniem grzejnika jest pochłanianie tego ciepła, a następnie odprowadzanie go do obudowy lub na zewnątrz, aby zapewnić normalną temperaturę podzespołów komputera. Większość grzejników pochłania ciepło poprzez kontakt z powierzchnią elementów grzewczych, a następnie przekazuje je do odległych miejsc różnymi metodami, np. za pomocą powietrza wewnątrz obudowy. Następnie obudowa przenosi gorące powietrze na zewnątrz obudowy, aby zakończyć odprowadzanie ciepła z komputera.
Grzejniki ogrzewają pomieszczenie głównie za pomocą konwekcji. Konwekcja ta zasysa chłodne powietrze z dna pomieszczenia i przechodząc przez flety, nagrzewa się i unosi. Ten okrężny ruch pomaga zablokować zimne powietrze z okien i zapewnia, że w pomieszczeniu pozostanie przyjemnie i ciepło.
W samochodach i motocyklach z silnikiem spalinowym chłodzonym cieczą, chłodnica jest połączona z kanałami biegnącymi przez silnik i głowicę cylindrów, przez które pompowana jest ciecz (chłodziwo). Płynem tym może być woda (w klimatach, w których woda rzadko zamarza), ale częściej jest to mieszanina wody i środka zapobiegającego zamarzaniu w proporcjach odpowiednich dla klimatu. Sam środek przeciw zamarzaniu to zazwyczaj glikol etylenowy lub glikol propylenowy (z niewielką ilością inhibitora korozji).
Typowy samochodowy układ chłodzenia składa się z:
· szereg chodników wtopionych w blok silnika i głowicę cylindrów, otaczających komory spalania z krążącą cieczą w celu odprowadzania ciepła;
· chłodnica, składająca się z wielu małych rurek wyposażonych w żeberka o strukturze plastra miodu, które szybko odprowadzają ciepło, odbierająca i schładzająca gorącą ciecz z silnika;
· pompa wodna, zwykle typu odśrodkowego, zapewniająca cyrkulację płynu chłodzącego w układzie;
· termostat regulujący temperaturę poprzez zmianę ilości płynu chłodzącego wpływającego do chłodnicy;
· wentylator zasysający chłodne powietrze przez chłodnicę.
Proces spalania wytwarza dużą ilość ciepła. Jeśli pozwolono by ciepło wzrosło w sposób niekontrolowany, doszłoby do detonacji, a podzespoły na zewnątrz silnika uległyby awarii z powodu nadmiernej temperatury. Aby zwalczyć ten efekt, płyn chłodzący przepływa przez silnik, gdzie pochłania ciepło. Gdy płyn chłodzący pochłonie ciepło z silnika, kontynuuje swój przepływ do chłodnicy. Chłodnica przekazuje ciepło z płynu chłodzącego do przepływającego powietrza.
Chłodnice służą również do chłodzenia płynów w automatycznych skrzyniach biegów, czynnika chłodniczego w klimatyzatorach, powietrza dolotowego, a czasami do chłodzenia oleju silnikowego lub płynu do wspomagania układu kierowniczego. Chłodnica jest zwykle montowana w miejscu, w którym otrzymuje przepływ powietrza z ruchu pojazdu do przodu, na przykład za przednią osłoną chłodnicy. W przypadku silników zamontowanych pośrodku lub z tyłu, chłodnicę często montuje się za przednią osłoną chłodnicy, aby zapewnić wystarczający przepływ powietrza, nawet jeśli wymaga to długich rur chłodziwa. Alternatywnie, chłodnica może pobierać powietrze z nawiewu nad górną częścią pojazdu lub z bocznej kratki. W przypadku długich pojazdów, takich jak autobusy, boczny nawiew jest najczęściej stosowany w przypadku chłodzenia silnika i skrzyni biegów, a górny nawiew jest najczęściej stosowany w przypadku chłodzenia klimatyzatora.
Wcześniejszą metodą konstrukcyjną był grzejnik o strukturze plastra miodu. Okrągłe rurki zostały zaciśnięte na końcach w sześciokąty, następnie ułożone w stos i zlutowane. Ponieważ dotykały się tylko końcami, utworzyło to coś, co w efekcie stało się stałym zbiornikiem na wodę, przez który przechodziło wiele rurek powietrznych.
W niektórych zabytkowych samochodach rdzenie chłodnic wykonane są ze zwojów rurowych, co jest mniej wydajną, ale prostszą konstrukcją
Wcześniejszą metodą konstrukcyjną był grzejnik o strukturze plastra miodu. Okrągłe rurki zostały zaciśnięte na końcach w sześciokąty, następnie ułożone w stos i zlutowane. Ponieważ dotykały się tylko końcami, utworzyło to coś, co w efekcie stało się stałym zbiornikiem na wodę, przez który przechodziło wiele rurek powietrznych.
W niektórych zabytkowych samochodach rdzenie chłodnic wykonane są ze zwojów rurowych, co jest mniej wydajną, ale prostszą konstrukcją.
W grzejnikach po raz pierwszy zastosowano przepływ pionowy w dół, napędzany wyłącznie efektem termosyfonu. Płyn chłodzący nagrzewa się w silniku, staje się mniej gęsty i dlatego podnosi się. Gdy chłodnica chłodzi płyn, płyn chłodzący staje się gęstszy i opada. Efekt ten jest wystarczający w przypadku silników stacjonarnych o małej mocy, ale niewystarczający dla wszystkich samochodów z wyjątkiem najwcześniejszych. Od wielu lat wszystkie samochody wykorzystują pompy odśrodkowe do cyrkulacji płynu chłodzącego silnik, ponieważ naturalny obieg ma bardzo niskie natężenie przepływu.
Zwykle montowany jest system zaworów lub przegród lub obu, aby jednocześnie obsługiwać małą chłodnicę wewnątrz pojazdu. Ta mała chłodnica i powiązana z nią dmuchawa nazywana jest rdzeniem nagrzewnicy i służy do ogrzewania wnętrza kabiny. Podobnie jak chłodnica, rdzeń nagrzewnicy działa poprzez usuwanie ciepła z silnika. Z tego powodu technicy samochodowi często doradzają operatorom, aby włączyli grzejnik i ustawili go na wysoką temperaturę, jeśli silnik się przegrzewa, aby wspomóc główną chłodnicę.
Temperatura silnika w nowoczesnych samochodach jest kontrolowana przede wszystkim za pomocą termostatu z pastylkami wosku – zaworu, który otwiera się, gdy silnik osiągnie optymalną temperaturę roboczą.
Gdy silnik jest zimny, termostat jest zamknięty, z wyjątkiem niewielkiego przepływu obejściowego, w wyniku czego termostat ulega zmianom temperatury płynu chłodzącego w miarę nagrzewania się silnika. Płyn chłodzący silnik kierowany jest przez termostat na wlot pompy obiegowej i zawracany bezpośrednio do silnika z pominięciem chłodnicy. Kierowanie wody tak, aby krążyła wyłącznie w silniku, pozwala silnikowi osiągnąć optymalną temperaturę roboczą tak szybko, jak to możliwe, unikając jednocześnie lokalnych „gorących punktów”. Gdy płyn chłodzący osiągnie temperaturę aktywacji termostatu, otwiera się, umożliwiając przepływ wody przez chłodnicę, aby zapobiec wzrostowi temperatury.
Po osiągnięciu optymalnej temperatury termostat steruje przepływem płynu chłodzącego silnik do chłodnicy, dzięki czemu silnik nadal pracuje w optymalnej temperaturze. W warunkach szczytowego obciążenia, np. podczas powolnej jazdy pod stromą górę z dużym obciążeniem w upalny dzień, termostat będzie prawie całkowicie otwarty, ponieważ silnik będzie wytwarzał moc prawie maksymalną, a prędkość przepływu powietrza przez chłodnicę będzie niska. (Jest to wymiennik ciepła, więc prędkość przepływu powietrza przez chłodnicę ma duży wpływ na jej zdolność do rozpraszania ciepła.) I odwrotnie, podczas szybkiej jazdy w dół autostradą w zimną noc na lekkim otwarciu przepustnicy termostat będzie prawie zamknięty ponieważ silnik wytwarza niewielką moc, a chłodnica jest w stanie odprowadzić znacznie więcej ciepła, niż wytwarza silnik. Dopuszczenie zbyt dużego przepływu płynu chłodzącego do chłodnicy spowodowałoby przechłodzenie silnika i pracę w temperaturze niższej niż optymalna, co spowodowałoby zmniejszenie zużycia paliwa i zwiększoną emisję spalin. Co więcej, trwałość, niezawodność i żywotność silnika są czasami zagrożone, jeśli jakiekolwiek elementy (takie jak łożyska wału korbowego) są zaprojektowane tak, aby uwzględnić rozszerzalność cieplną i dopasować je do siebie z zachowaniem odpowiednich luzów. Innym skutkiem ubocznym przechłodzenia jest zmniejszona wydajność nagrzewnicy kabiny, chociaż w typowych przypadkach nadal nadmuchuje ona powietrze o znacznie wyższej temperaturze niż temperatura otoczenia.
Dlatego termostat stale porusza się w całym swoim zakresie, reagując na zmiany obciążenia roboczego pojazdu, prędkości i temperatury zewnętrznej, aby utrzymać optymalną temperaturę roboczą silnika.
W zabytkowych samochodach można znaleźć termostat mieszkowy, który ma falisty mieszek zawierający lotną ciecz, taką jak alkohol lub aceton. Tego typu termostaty nie działają dobrze przy ciśnieniu w układzie chłodzenia powyżej około 7 psi. Nowoczesne pojazdy silnikowe zazwyczaj pracują przy ciśnieniu około 15 psi, co wyklucza zastosowanie termostatu mieszkowego. W silnikach chłodzonych bezpośrednio powietrzem nie dotyczy to termostatu mieszkowego sterującego zaworem klapowym w kanałach powietrza.
Na temperaturę silnika wpływają inne czynniki, w tym rozmiar chłodnicy i rodzaj wentylatora chłodnicy. Rozmiar chłodnicy (a tym samym jej wydajność chłodzenia) dobiera się tak, aby mogła utrzymać silnik w temperaturze projektowej w najbardziej ekstremalnych warunkach, jakie może napotkać pojazd (takich jak wspinaczka górska z pełnym obciążeniem w upalny dzień). .
Prędkość przepływu powietrza przez grzejnik ma duży wpływ na ciepło, które on rozprasza. Prędkość pojazdu wpływa na to, mniej więcej proporcjonalnie do wysiłku silnika, dając w ten sposób przybliżone sprzężenie zwrotne dotyczące samoregulacji. Jeżeli silnik napędza dodatkowy wentylator chłodzący, w podobny sposób monitoruje on prędkość obrotową silnika.
Wentylatory napędzane silnikiem są często regulowane przez sprzęgło wentylatora z paska napędowego, które ślizga się i zmniejsza prędkość wentylatora w niskich temperaturach. Poprawia to oszczędność paliwa, nie marnując energii na niepotrzebne napędzanie wentylatora. W nowoczesnych pojazdach dalszą regulację szybkości chłodzenia zapewniają wentylatory chłodnicy o zmiennej prędkości lub pracujące cyklicznie. Wentylatory elektryczne sterowane są za pomocą wyłącznika termostatycznego lub jednostki sterującej silnika. Wentylatory elektryczne mają również tę zaletę, że zapewniają dobry przepływ powietrza i chłodzenie przy niskich obrotach silnika lub podczas postoju, na przykład w powolnym ruchu ulicznym.
Przed pojawieniem się wentylatorów o napędzie wiskotycznym i wentylatorów elektrycznych, silniki były wyposażone w proste, stałe wentylatory, które przez cały czas zasysały powietrze przez chłodnicę. Pojazdy, których konstrukcja wymagała zainstalowania dużej chłodnicy, aby wytrzymać ciężką pracę w wysokich temperaturach, takie jak pojazdy użytkowe i traktory, często działały chłodno w zimne dni przy niewielkim obciążeniu, nawet przy obecności termostatu, ponieważ duża chłodnica i zamontowana na stałe wentylator spowodował gwałtowny i znaczny spadek temperatury płynu chłodzącego zaraz po otwarciu termostatu. Problem ten można rozwiązać, montując na chłodnicy zaślepkę (lub osłonę chłodnicy), którą można regulować tak, aby częściowo lub całkowicie blokowała przepływ powietrza przez chłodnicę. Najprościej mówiąc, roleta to rolka materiału, takiego jak płótno lub guma, rozwijana wzdłuż grzejnika w celu zakrycia żądanej części. Niektóre starsze pojazdy, takie jak jednosilnikowe myśliwce SE5 i SPAD S.XIII z czasów I wojny światowej, są wyposażone w szereg okiennic, które można regulować z fotela kierowcy lub pilota, aby zapewnić pewien stopień kontroli. Niektóre nowoczesne samochody są wyposażone w szereg żaluzji, które są automatycznie otwierane i zamykane przez jednostkę sterującą silnika, aby w razie potrzeby zapewnić równowagę chłodzenia i aerodynamiki.
