Protože tepelná účinnost spalovacích motorů roste s vnitřní teplotou, je chladicí kapalina udržována pod vyšším tlakem, než je atmosférický tlak, aby se zvýšil její bod varu. Kalibrovaný přetlakový ventil je obvykle zabudován do plnicího uzávěru chladiče. Tento tlak se u jednotlivých modelů liší, ale obvykle se pohybuje od 4 do 30 psi (30 až 200 kPa).[4]
Jak se tlak chladicího systému zvyšuje se stoupající teplotou, dosáhne bodu, kdy přetlakový ventil umožňuje únik nadměrného tlaku. To se zastaví, když teplota systému přestane stoupat. V případě přeplněného chladiče (nebo sběrné nádrže) je tlak odvzdušněn tím, že se nechá uniknout malé množství kapaliny. To může jednoduše vytéct na zem nebo být shromážděno v odvětrávané nádobě, která zůstává pod atmosférickým tlakem. Po vypnutí motoru se chladicí systém ochladí a hladina kapaliny klesne. V některých případech, kdy se přebytečná kapalina shromáždila v láhvi, může být „nasáta“ zpět do hlavního okruhu chladicí kapaliny. V ostatních případech tomu tak není.
Před druhou světovou válkou byla chladicí kapalina motoru obvykle obyčejná voda. Nemrznoucí směs se používala výhradně k regulaci zamrzání, a to se často provádělo pouze za chladného počasí. Pokud je čistá voda ponechána zmrznout v bloku motoru, voda se může při zamrznutí rozpínat. Tento efekt může způsobit vážné vnitřní poškození motoru v důsledku rozpínání ledu.
Vývoj vysokovýkonných leteckých motorů vyžadoval zlepšené chladicí kapaliny s vyššími body varu, což vedlo k přijetí glykolu nebo směsí voda-glykol. To vedlo k přijetí glykolů pro jejich nemrznoucí vlastnosti.
Od vývoje hliníkových motorů nebo motorů ze směsných kovů se inhibice koroze stala ještě důležitější než nemrznoucí směs, a to ve všech regionech a ročních obdobích.
Vyschlá přepadová nádrž může způsobit odpařování chladicí kapaliny, což může způsobit místní nebo celkové přehřátí motoru. Pokud vozidlo překročí teplotu, může dojít k vážnému poškození. Důsledkem mohou být poruchy, jako jsou prasklá těsnění hlavy a zkroucené nebo prasklé hlavy válců nebo bloky válců. Někdy nedojde k žádnému varování, protože teplotní senzor, který poskytuje údaje pro teploměr (ať už mechanický nebo elektrický), je vystaven vodní páře, nikoli kapalné chladicí kapalině, což poskytuje škodlivé falešné údaje.
Otevření horkého radiátoru sníží tlak v systému, což může způsobit jeho var a vystříknutí nebezpečně horké kapaliny a páry. Proto uzávěry chladičů často obsahují mechanismus, který se pokouší uvolnit vnitřní tlak předtím, než lze uzávěr zcela otevřít.
Vynález automobilového vodního chladiče je připisován Karlu Bencovi. Wilhelm Maybach navrhl první voštinový chladič pro Mercedes 35hp
Někdy je nutné, aby byl vůz vybaven druhým, neboli pomocným chladičem pro zvýšení chladicího výkonu, kdy velikost původního chladiče nelze zvětšit. Druhý radiátor je zapojen v sérii s hlavním radiátorem v okruhu. To byl případ, kdy bylo Audi 100 poprvé přeplňováno turbodmychadlem, čímž vznikla 200. Ty nelze zaměňovat s mezichladiči.
Některé motory mají chladič oleje, samostatný malý chladič pro chlazení motorového oleje. Vozy s automatickou převodovkou mají často další připojení k chladiči, což umožňuje převodové kapalině přenášet teplo do chladicí kapaliny v chladiči. Mohou to být buď olejovo-vzduchové radiátory, jako u menší verze hlavního radiátoru. Jednodušeji to mohou být chladiče olej-voda, kde je olejová trubka vložena do vodního chladiče. Přestože je voda teplejší než okolní vzduch, její vyšší tepelná vodivost nabízí srovnatelné chlazení (v rámci limitů) z méně složitého, a tedy levnějšího a spolehlivějšího [pochvalná zmínka potřebovaný] chladiče oleje. Méně běžně může být kapalina posilovače řízení, brzdová kapalina a další hydraulické kapaliny chlazeny pomocným chladičem na vozidle.
Turbo přeplňované nebo přeplňované motory mohou mít mezichladič, což je chladič vzduch-vzduch nebo vzduch-voda používaný k chlazení vstupní vzduchové náplně – nikoli k chlazení motoru.
Letadla s kapalinou chlazenými pístovými motory (obvykle řadové motory spíše než radiální) také vyžadují chladiče. Vzhledem k tomu, že rychlost vzduchu je vyšší než u automobilů, tyto jsou účinně chlazeny za letu, a proto nevyžadují velké plochy ani chladicí ventilátory. Mnoho vysoce výkonných letadel však trpí extrémními problémy s přehříváním při volnoběhu na zemi – pouhých sedm minut pro Spitfire.[6] Je to podobné jako v dnešních vozech Formule 1, když při zastavení na roštu s běžícími motory vyžadují svedený vzduch vháněný do chladičů, aby se zabránilo přehřátí.
Snížení odporu je hlavním cílem při konstrukci letadel, včetně návrhu chladicích systémů. Ranou technikou bylo využít hojného proudění vzduchu v letadle k nahrazení voštinového jádra (mnoho povrchů, s vysokým poměrem povrchu k objemu) radiátorem umístěným na povrchu. To využívá jeden povrch začleněný do trupu nebo křídla, přičemž chladicí kapalina proudí potrubím na zadní straně tohoto povrchu. Takové návrhy byly viděny většinou na letadlech první světové války.
Protože jsou tak závislé na rychlosti vzduchu, povrchové radiátory jsou ještě náchylnější k přehřívání při provozu na zemi. Závodní letadla, jako je Supermarine S.6B, závodní hydroplán s chladiči zabudovanými do horních ploch jeho plováků, byla popsána jako „létání na teploměru“ jako hlavní limit jejich výkonu.[7]
Povrchové radiátory také používalo několik vysokorychlostních závodních vozů, jako je Blue Bird Malcolma Campbella z roku 1928.
Obecně je omezením většiny chladicích systémů, že chladicí kapalina nesmí vřít, protože potřeba manipulovat s plynem v proudu značně komplikuje konstrukci. Pro vodou chlazený systém to znamená, že maximální množství přenosu tepla je omezeno měrnou tepelnou kapacitou vody a rozdílem teplot mezi okolní teplotou a 100 °C. To poskytuje účinnější chlazení v zimě nebo ve vyšších nadmořských výškách, kde jsou nízké teploty.
Dalším efektem, který je zvláště důležitý při chlazení letadel, je to, že se měrná tepelná kapacita mění a bod varu se snižuje s tlakem a tento tlak se mění rychleji s výškou než pokles teploty. Obecně tedy kapalinové chladicí systémy ztrácejí kapacitu, když letadlo stoupá. To byl hlavní limit výkonu během třicátých let, kdy zavedení turbodmychadel poprvé umožnilo pohodlné cestování ve výškách nad 15 000 stop a design chlazení se stal hlavní oblastí výzkumu.
Nejviditelnějším a nejběžnějším řešením tohoto problému bylo provozovat celý chladicí systém pod tlakem. Tím se udržela měrná tepelná kapacita na konstantní hodnotě, zatímco teplota venkovního vzduchu nadále klesala. Takové systémy tak zlepšily schopnost chlazení při stoupání. Pro většinu použití to vyřešilo problém chlazení vysoce výkonných pístových motorů a téměř všechny kapalinou chlazené letecké motory z období 2. světové války toto řešení používaly.
Tlakové systémy však byly také složitější a mnohem náchylnější k poškození – protože chladicí kapalina byla pod tlakem, i malé poškození chladicího systému, jako je jediná díra po kulce ráže pušky, způsobilo rychlé vystříknutí kapaliny z otvor. Poruchy chladicích systémů byly zdaleka hlavní příčinou poruch motoru.
Postavit letecký chladič, který je schopen páru zvládnout, je sice složitější, ale v žádném případě to není nemožné. Klíčovým požadavkem je poskytnout systém, který páru kondenzuje zpět na kapalinu, než ji vrátí zpět do čerpadel a dokončí chladicí smyčku. Takový systém může využívat měrné teplo vypařování, které je v případě vody pětinásobkem měrné tepelné kapacity v kapalné formě. Další zisky lze dosáhnout tím, že se pára přehřeje. Takové systémy, známé jako odpařovací chladiče, byly předmětem značného výzkumu ve 30. letech 20. století.
Uvažujme dva chladicí systémy, které jsou jinak podobné a pracují při teplotě okolního vzduchu 20 °C. Plně tekuté provedení může pracovat mezi 30 °C a 90 °C, přičemž nabízí teplotní rozdíl 60 °C pro odvod tepla. Odpařovací chladicí systém může pracovat mezi 80 °C a 110 °C. Na první pohled se zdá, že jde o mnohem menší teplotní rozdíl, ale tato analýza přehlíží obrovské množství tepelné energie absorbované při výrobě páry, ekvivalentní 500 °C. Ve skutečnosti verze s odpařováním pracuje mezi 80 °C a 560 °C, což je efektivní teplotní rozdíl 480 °C. Takový systém může být účinný i s mnohem menším množstvím vody.
Nevýhodou systému odpařovacího chlazení je plocha kondenzátorů potřebná k ochlazení páry zpět pod bod varu. Protože pára je mnohem méně hustá než voda, je zapotřebí odpovídající větší povrchová plocha k zajištění dostatečného proudění vzduchu k ochlazení páry zpět. Konstrukce Rolls-Royce Goshawk z roku 1933 používala konvenční chladiče podobné kondenzátorům a tato konstrukce se ukázala být vážným problémem pro odpor vzduchu. V Německu vyvinuli bratři Günterové alternativní konstrukci kombinující odpařovací chlazení a povrchové chladiče rozmístěné po křídlech letadla, trupu a dokonce i směrovce. Několik letadel bylo postaveno s využitím jejich konstrukce a vytvořilo četné výkonové rekordy, zejména Heinkel He 119 a Heinkel He 100. Tyto systémy však vyžadovaly četná čerpadla k vracení kapaliny z rozprostřených radiátorů a ukázalo se, že je extrémně obtížné udržet správný chod. a byly mnohem náchylnější k bitevnímu poškození. Snahy vyvinout tento systém byly obecně opuštěny v roce 1940. Potřeba chlazení odpařováním byla brzy negována širokou dostupností chladicích kapalin na bázi etylenglykolu, které měly nižší specifické teplo, ale mnohem vyšší bod varu než voda.
Letecký radiátor obsažený v potrubí ohřívá procházející vzduch, což způsobuje, že vzduch expanduje a získává rychlost. Toto se nazývá Meredithův efekt a vysoce výkonná pístová letadla s dobře navrženými chladiči s nízkým odporem (zejména P-51 Mustang) z toho odvozují tah. Tah byl dostatečně významný, aby vyrovnal odpor potrubí, ve kterém byl chladič uzavřen, a umožnil letadlu dosáhnout nulového odporu chlazení. V jednu chvíli se dokonce plánovalo vybavit Supermarine Spitfire přídavným spalováním, vstřikováním paliva do výfukového potrubí za chladičem a jeho zapálením [pochvalná zmínka potřebovaný]. Přídavného spalování je dosaženo vstřikováním dalšího paliva do motoru za hlavním spalovacím cyklem.
