Ker toplotna učinkovitost motorjev z notranjim zgorevanjem narašča z notranjo temperaturo, se hladilna tekočina vzdržuje pri tlaku, ki je višji od atmosferskega, da se poveča njeno vrelišče. Umerjen ventil za razbremenitev tlaka je običajno vgrajen v pokrov radiatorja. Ta tlak se razlikuje med modeli, vendar se običajno giblje od 4 do 30 psi (30 do 200 kPa).[4]
Ko se tlak v sistemu hladilne tekočine poveča z dvigom temperature, bo dosegel točko, ko razbremenilni ventil omogoči uhajanje odvečnega tlaka. To se bo ustavilo, ko bo temperatura sistema prenehala naraščati. V primeru prenapolnjenega radiatorja (ali zbiralne posode) se tlak odzrači tako, da izteče malo tekočine. Ta lahko preprosto odteče na tla ali pa se zbere v posodi z ventilacijo, ki ostane pri atmosferskem tlaku. Ko je motor ugasnjen, se hladilni sistem ohladi in nivo tekočine pade. V nekaterih primerih, ko je bila odvečna tekočina zbrana v steklenici, se lahko ta "posrka" nazaj v glavni tokokrog hladilne tekočine. V drugih primerih ni.
Pred drugo svetovno vojno je bila hladilna tekočina motorja navadna voda. Sredstvo proti zmrzovanju je bilo uporabljeno izključno za nadzor zmrzovanja, kar se je pogosto izvajalo samo v hladnem vremenu. Če navadno vodo pustimo zamrzniti v bloku motorja, se lahko voda med zmrzovanjem razširi. Ta učinek lahko povzroči hude notranje poškodbe motorja zaradi širjenja ledu.
Razvoj visoko zmogljivih letalskih motorjev je zahteval izboljšana hladilna sredstva z višjimi vrelišči, kar je privedlo do sprejetja mešanic glikola ali vode in glikola. To je vodilo do sprejetja glikolov zaradi njihovih lastnosti proti zmrzovanju.
Od razvoja motorjev iz aluminija ali mešanih kovin je zaviranje korozije postalo še pomembnejše od antifriza in to v vseh regijah in letnih časih.
Prelivna posoda, ki teče na suho, lahko povzroči izhlapevanje hladilne tekočine, kar lahko povzroči lokalno ali splošno pregrevanje motorja. Če se vozilo pregreje, lahko pride do resne škode. Posledica so lahko okvare, kot so pregorela tesnila glave in deformirane ali počene glave ali bloki cilindrov. Včasih opozorila ne bo, ker je temperaturni senzor, ki zagotavlja podatke za merilnik temperature (bodisi mehanski ali električni), izpostavljen vodni pari, ne tekoči hladilni tekočini, kar zagotavlja škodljivo napačno odčitavanje.
Če odprete vroč radiator, se sistemski tlak zniža, kar lahko povzroči vrenje in izločanje nevarno vroče tekočine in pare. Zato pokrovčki radiatorjev pogosto vsebujejo mehanizem, ki poskuša razbremeniti notranji tlak, preden se pokrov lahko popolnoma odpre.
Izum avtomobilskega vodnega radiatorja pripisujejo Karlu Benzu. Wilhelm Maybach je zasnoval prvi satasti radiator za Mercedes 35hp
Včasih je potrebno, da je avto opremljen z drugim ali pomožnim radiatorjem za povečanje hladilne zmogljivosti, ko velikosti prvotnega hladilnika ni mogoče povečati. Drugi radiator je priključen zaporedno z glavnim radiatorjem v tokokrogu. Tako je bilo, ko je bil Audi 100 prvič opremljen s turbinskim polnilnikom, ki je ustvaril 200. Teh ne smemo zamenjevati s hladilniki polnilnega zraka.
Nekateri motorji imajo hladilnik olja, ločen majhen radiator za hlajenje motornega olja. Avtomobili z avtomatskim menjalnikom imajo pogosto dodatne povezave s hladilnikom, ki omogočajo, da tekočina menjalnika prenese svojo toploto na hladilno tekočino v hladilniku. To so lahko oljno-zračni radiatorji, kot pri manjši različici glavnega radiatorja. Preprosteje so lahko oljno-vodni hladilniki, kjer je cev za olje vstavljena v vodni radiator. Čeprav je voda bolj vroča od zunanjega zraka, njena višja toplotna prevodnost ponuja primerljivo hlajenje (v mejah) z manj zapletenim in zato cenejšim ter zanesljivejšim [potreben citat] hladilnikom olja. Redkeje se lahko tekočina za servo volan, zavorna tekočina in druge hidravlične tekočine hladijo s pomožnim radiatorjem v vozilu.
Motorji s turbinskim polnjenjem ali motorji s kompresorskim polnjenjem imajo lahko vmesni hladilnik, ki je radiator zrak-zrak ali zrak-voda, ki se uporablja za hlajenje dovodnega zračnega polnjenja – ne za hlajenje motorja.
Letala s tekočinsko hlajenimi batnimi motorji (običajno linijski motorji in ne radialni) prav tako potrebujejo radiatorje. Ker je hitrost zraka višja kot pri avtomobilih, se ti med letom učinkovito hladijo in zato ne potrebujejo velikih površin ali hladilnih ventilatorjev. Številna visokozmogljiva letala pa se med mirovanjem na tleh soočajo z izrednimi težavami s pregrevanjem - le sedem minut za Spitfire.[6] To je podobno današnjim avtomobilom Formule 1, ko se ustavijo na štartni progi z delujočimi motorji, potrebujejo cevni zrak, ki je v njihove hladilnike potisnjen, da preprečijo pregrevanje.
Zmanjšanje upora je glavni cilj pri načrtovanju letal, vključno z načrtovanjem hladilnih sistemov. Prva tehnika je bila izkoriščanje obilnega zračnega toka letala za zamenjavo satjastega jedra (številne površine, z visokim razmerjem med površino in prostornino) s površinsko nameščenim radiatorjem. Pri tem se uporablja ena sama površina, ki se zlije s trupom ali oblogo krila, pri čemer hladilno sredstvo teče skozi cevi na zadnji strani te površine. Takšne modele so večinoma videli na letalih iz prve svetovne vojne.
Ker so zelo odvisni od zračne hitrosti, so površinski radiatorji še bolj nagnjeni k pregrevanju, ko tečejo po tleh. Dirkalna letala, kot je Supermarine S.6B, dirkalno vodno letalo z radiatorji, vgrajenimi v zgornje površine njegovih plovcev, so bila opisana kot "letenje na merilniku temperature" kot glavna omejitev njihove zmogljivosti. [7]
Površinske radiatorje je uporabljalo tudi nekaj dirkalnih avtomobilov za visoke hitrosti, kot je Modra ptica Malcolma Campbella iz leta 1928.
Na splošno je omejitev večine hladilnih sistemov, da hladilna tekočina ne sme vreti, saj potreba po ravnanju s plinom v toku močno zaplete načrtovanje. Pri vodno hlajenem sistemu to pomeni, da je največja količina prenosa toplote omejena s specifično toplotno kapaciteto vode in temperaturno razliko med okolico in 100 °C. To zagotavlja učinkovitejše hlajenje pozimi ali na višjih nadmorskih višinah, kjer so temperature nizke.
Drugi učinek, ki je še posebej pomemben pri hlajenju letal, je, da se specifična toplotna kapaciteta spreminja in vrelišče znižuje s tlakom, ta tlak pa se z višino spreminja hitreje kot padec temperature. Tako na splošno tekočinski hladilni sistemi izgubijo zmogljivost, ko se letalo vzpenja. To je bila glavna omejitev zmogljivosti v tridesetih letih 20. stoletja, ko je uvedba turbopolnilnikov prvič omogočila priročno potovanje na višinah nad 15.000 ft in je zasnova hlajenja postala glavno področje raziskav.
Najbolj očitna in pogosta rešitev te težave je bila, da celoten hladilni sistem deluje pod pritiskom. S tem je ohranjala specifično toplotno kapaciteto na konstantni vrednosti, medtem ko je zunanja temperatura zraka še naprej padala. Takšni sistemi so tako izboljšali zmogljivost hlajenja med plezanjem. Za večino uporab je to rešilo problem hlajenja visokozmogljivih batnih motorjev in skoraj vsi tekočinsko hlajeni letalski motorji iz obdobja druge svetovne vojne so uporabljali to rešitev.
Vendar pa so bili sistemi pod tlakom tudi bolj zapleteni in veliko bolj dovzetni za poškodbe – ker je bila hladilna tekočina pod pritiskom, bi celo manjša poškodba v hladilnem sistemu, kot je ena sama luknja puškinega kalibra, povzročila, da bi tekočina hitro pršila iz luknja. Okvare hladilnih sistemov so bile daleč glavni vzrok okvar motorjev.
Čeprav je težje zgraditi letalski radiator, ki je sposoben obvladovati paro, to nikakor ni nemogoče. Ključna zahteva je zagotoviti sistem, ki kondenzira paro nazaj v tekočino, preden jo prenese nazaj v črpalke in zaključi hladilno zanko. Takšen sistem lahko izkorišča specifično toploto uparjanja, ki je v primeru vode petkrat večja od specifične toplotne kapacitete v tekoči obliki. Dodatne koristi lahko dosežemo, če dovolimo, da se para pregreje. Takšni sistemi, znani kot evaporativni hladilniki, so bili v tridesetih letih prejšnjega stoletja predmet številnih raziskav.
Razmislite o dveh sicer podobnih hladilnih sistemih, ki delujeta pri temperaturi okolja 20 °C. Popolnoma tekoča zasnova lahko deluje med 30 °C in 90 °C in ponuja 60 °C temperaturne razlike za odvajanje toplote. Hladilni sistem z izhlapevanjem lahko deluje med 80 °C in 110 °C. Na prvi pogled se zdi, da je to precej manjša temperaturna razlika, vendar ta analiza spregleda ogromno količino toplotne energije, ki se absorbira med ustvarjanjem pare, kar ustreza 500 °C. Dejansko izhlapevalna različica deluje med 80 °C in 560 °C, kar je efektivna temperaturna razlika 480 °C. Takšen sistem je lahko učinkovit tudi pri veliko manjših količinah vode.
Slaba stran sistema za hlajenje z izhlapevanjem je območje kondenzatorjev, ki je potrebno za hlajenje pare nazaj pod vrelišče. Ker je para veliko manjša od gostote vode, je potrebna ustrezno večja površina, da se zagotovi zadosten pretok zraka, da se para ohladi nazaj. Zasnova Rolls-Royce Goshawk iz leta 1933 je uporabljala običajne hladilnike podobne kondenzatorje in ta zasnova se je izkazala za resno težavo za upor. V Nemčiji sta brata Günter razvila alternativno zasnovo, ki združuje hlajenje z izhlapevanjem in površinske radiatorje, razporejene po vseh letalskih krilih, trupu in celo krmilu. Z njihovo zasnovo je bilo izdelanih več letal, ki so postavila številne rekorde zmogljivosti, zlasti Heinkel He 119 in Heinkel He 100. Vendar so ti sistemi zahtevali številne črpalke za vračanje tekočine iz razpršenih radiatorjev in izkazalo se je, da jih je izjemno težko pravilno delovati. , in so bili veliko bolj dovzetni za bojno škodo. Prizadevanja za razvoj tega sistema so bila na splošno opuščena do leta 1940. Potrebo po hlajenju z izhlapevanjem je kmalu izničila široka dostopnost hladilnih sredstev na osnovi etilen glikola, ki so imela nižjo specifično toploto, a veliko višje vrelišče kot voda.
Letalski radiator v kanalu segreje zrak, ki gre skozenj, zaradi česar se zrak širi in pridobiva na hitrosti. To se imenuje Meredithov učinek in visoko zmogljiva batna letala z dobro zasnovanimi radiatorji z nizkim uporom (zlasti P-51 Mustang) pridobivajo potisk iz njega. Potisk je bil dovolj velik, da je izravnal upor kanala, v katerega je bil zaprt radiator, in omogočil letalu, da doseže ničelni hladilni upor. Na neki točki so obstajali celo načrti, da bi Supermarine Spitfire opremili z naknadnim zgorevanjem, tako da bi gorivo vbrizgali v izpušni kanal za radiatorjem in ga vžgali [potreben citat]. Naknadno zgorevanje se doseže z vbrizgavanjem dodatnega goriva v motor za glavnim ciklom zgorevanja.
