Chłodnice to wymienniki ciepła stosowane do chłodzenia silników spalinowych, głównie w samochodach, ale także w samolotach z silnikiem tłokowym, lokomotywach kolejowych, motocyklach, stacjonarnych elektrowniach lub w innych podobnych zastosowaniach takiego silnika.
Silniki spalinowe są często chłodzone poprzez cyrkulację cieczy zwanej płynem chłodzącym silnika przez blok silnika i głowicę cylindrów, gdzie jest podgrzewany, następnie przez chłodnicę, gdzie oddaje ciepło do atmosfery, a następnie zawracane do silnika. Płyn chłodzący silnik jest zwykle na bazie wody, ale może być również olejem. Powszechnie stosuje się pompę wodną, która wymusza cyrkulację płynu chłodzącego silnik, a także wentylator osiowy [1], który tłoczy powietrze przez chłodnicę.
Samochody i motocykle Wlewanie płynu chłodzącego do chłodnicy samochodu
W samochodach i motocyklach z silnikiem spalinowym chłodzonym cieczą chłodnica jest połączona z kanałami biegnącymi przez silnik i głowicę cylindrów, przez które pompa płynu chłodzącego pompuje 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 zapobiegający zamarzaniu to zazwyczaj glikol etylenowy lub glikol propylenowy (z
niewielka ilość 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 żebra o strukturze plastra miodu, szybko odprowadzające ciepło, która odbiera i chłodzi 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 się wchłonie
ciepło z silnika kontynuuje przepływ do chłodnicy. Chłodnica przekazuje ciepło z płynu chłodzącego do przepływającego powietrza.
Chłodnice służą również do chłodzenia płynów do automatycznych skrzyń 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 przepływ powietrza jest najczęstszy do chłodzenia silnika i skrzyni biegów, a górny przepływ powietrza jest najczęściej stosowany do chłodzenia klimatyzatora. Konstrukcja chłodnicy Chłodnice samochodowe składają się z pary metalowych lub plastikowych zbiorników wyrównawczych, połączonych rdzeń z wieloma wąskimi przejściami, co zapewnia dużą powierzchnię w stosunku do objętości. Rdzeń ten jest zwykle wykonany z ułożonych w stos warstw blachy, sprasowanych w celu utworzenia kanałów i zlutowanych lub lutowanych lutem twardym. Przez wiele lat grzejniki wykonywano z rdzeni mosiężnych lub miedzianych lutowanych do mosiężnych głowic. Nowoczesne grzejniki mają aluminiowe rdzenie i często oszczędzają pieniądze i wagę, stosując plastikowe kolektory z uszczelkami. Taka konstrukcja jest bardziej podatna na awarie i trudniejsza w naprawie niż tradycyjne materiały.
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.
