Радиатор — это теплообменник, используемый для передачи тепловой энергии от одной среды к другой с целью охлаждения и нагрева. Большинство радиаторов предназначены для работы в автомобилях, зданиях и электронике.
Радиатор всегда является источником тепла для окружающей среды, хотя это может быть сделано либо с целью нагрева окружающей среды, либо для охлаждения подаваемой в него жидкости или охлаждающей жидкости, как в случае с охлаждением автомобильного двигателя и сухими градирнями HVAC. Несмотря на название, большинство радиаторов передают большую часть тепла посредством конвекции, а не теплового излучения.
История

Римский гипокауст является ранним примером типа радиатора для отопления помещений в зданиях. Франц Сан Галли, русский бизнесмен прусского происхождения, живший в Санкт-Петербурге, считается изобретателем радиатора отопления около 1855 года, получив патент на радиатор в 1857 году, но американец Джозеф Насон разработал примитивный радиатор в 1841 году и получил ряд патентов США на водяное и паровое отопление.
Радиация и конвекция

Передача тепла от радиатора происходит по двум механизмам: тепловое излучение и конвекция в поток воздуха или жидкости. Проводимость обычно не является основным источником теплопередачи в радиаторах. Радиатор может даже передавать тепло путем изменения фазы, например, при сушке пары носков. На практике термин «радиатор» относится к любому из ряда устройств, в которых жидкость циркулирует по открытым трубам (часто с ребрами или другими средствами увеличения площади поверхности). Термин «конвектор» относится к классу устройств, в которых источник тепла не подвергается непосредственному воздействию.
Для увеличения площади поверхности, доступной для теплообмена с окружающей средой, радиатор будет иметь несколько ребер, контактирующих с трубкой, несущей жидкость, прокачиваемую через радиатор. Воздух (или другая внешняя жидкость), контактирующий с ребрами, отводит тепло. Если поток воздуха затруднен грязью или повреждением ребер, эта часть радиатора неэффективна для теплопередачи.

Обогрев

Радиаторы обычно используются для обогрева зданий на европейском континенте. В системе радиационного центрального отопления горячая вода или иногда пар генерируется в центральном котле и циркулирует насосами через радиаторы внутри здания, где это тепло передается в окружающую среду.
В некоторых странах портативные радиаторы обычно используются для обогрева одной комнаты как более безопасная альтернатива обогревателям и тепловентиляторам.
Отопление, вентиляция, кондиционирование

Радиаторы используются в сухих градирнях и градирнях с замкнутым контуром для охлаждения зданий с использованием чиллеров с жидкостным охлаждением для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), сохраняя при этом охлаждающую жидкость чиллера изолированной от окружающей среды.
Охлаждение двигателя

Радиаторы применяются для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, главным образом в автомобилях, но также в поршневых самолетах, железнодорожных локомотивах, мотоциклах, стационарных электростанциях и других местах, где используются тепловые двигатели (водные суда, имеющие неограниченный запас относительно прохладной воды снаружи, вместо этого обычно используют жидкостно-жидкостные теплообменники).
Для охлаждения теплового двигателя охлаждающая жидкость пропускается через блок двигателя, где она поглощает тепло из двигателя. Затем горячая охлаждающая жидкость подается во впускной бачок радиатора (расположенный либо сверху радиатора, либо вдоль одной из сторон), из которого она распределяется по сердечнику радиатора по трубкам в другой бачок на противоположном конце радиатора. Когда охлаждающая жидкость проходит по трубкам радиатора на своем пути к противоположному бачку, она передает большую часть своего тепла трубкам, которые, в свою очередь, передают тепло ребрам, которые находятся между каждым рядом трубок. Затем ребра отдают тепло окружающему воздуху. Ребра используются для значительного увеличения поверхности контакта трубок с воздухом, тем самым увеличивая эффективность теплообмена. Охлажденная жидкость подается обратно в двигатель, и цикл повторяется. Обычно радиатор не снижает температуру охлаждающей жидкости обратно до температуры окружающего воздуха, но она все еще достаточно охлаждена, чтобы не допустить перегрева двигателя.
Эта охлаждающая жидкость обычно имеет водную основу с добавлением гликолей для предотвращения замерзания и других присадок для ограничения коррозии, эрозии и кавитации. Однако охлаждающей жидкостью также может быть масло. В первых двигателях для циркуляции охлаждающей жидкости использовались термосифоны; сегодня, однако, во всех двигателях, кроме самых маленьких, используются насосы.
До 1980-х годов сердцевины радиаторов часто изготавливались из меди (ребер) и латуни (трубок, коллекторов и боковых пластин), тогда как баки также могли быть изготовлены из латуни или пластика, часто из полиамида. Начиная с 1970-х годов, использование алюминия увеличилось, и в конечном итоге он занял подавляющее большинство автомобильных радиаторов. Основными стимулами для использования алюминия являются снижение веса и стоимости.
Поскольку воздух имеет меньшую теплоемкость и плотность, чем жидкие охлаждающие жидкости, для захвата тепла из охлаждающей жидкости через сердцевину радиатора должен продуваться довольно большой объемный расход (по сравнению с охлаждающей жидкостью). Радиаторы часто имеют один или несколько вентиляторов, которые продувают воздух через радиатор. Чтобы сэкономить потребление энергии вентилятором в транспортных средствах, радиаторы часто располагаются за решеткой в передней части транспортного средства. Набегающий поток воздуха может дать часть или весь необходимый поток охлаждающего воздуха, когда температура охлаждающей жидкости остается ниже расчетной максимальной температуры системы, а вентилятор остается отключенным.
Электроника и компьютеры

Поскольку электронные устройства становятся меньше, проблема рассеивания отходящего тепла становится все более сложной. Крошечные радиаторы, известные как радиаторы, используются для передачи тепла от электронных компонентов в поток охлаждающего воздуха. Радиаторы не используют воду, а отводят тепло от источника. Высокопроизводительные радиаторы содержат медь, обеспечивающую лучшую проводимость. Тепло передается воздуху путем проводимости и конвекции; относительно небольшая часть тепла передается излучением из-за низкой температуры полупроводниковых приборов по сравнению с окружающей средой.
Радиаторы также используются в контурах жидкостного охлаждения для отвода тепла.
Космический корабль

Радиаторы являются компонентами некоторых космических аппаратов. Эти радиаторы работают, излучая тепловую энергию в виде света (обычно инфракрасного, учитывая температуры, при которых космические аппараты пытаются работать), поскольку в вакууме космоса ни конвекция, ни проводимость не могут отводить тепло. На Международной космической станции их можно ясно увидеть как большие белые панели, прикрепленные к главной ферме. Их можно найти как на пилотируемых, так и на беспилотных кораблях.