Pretože tepelná účinnosť spaľovacích motorov sa zvyšuje s vnútornou teplotou, chladiaca kvapalina sa udržiava pod vyšším tlakom ako je atmosférický tlak, aby sa zvýšila jej teplota varu. Kalibrovaný pretlakový ventil je zvyčajne zabudovaný do plniaceho uzáveru chladiča. Tento tlak sa medzi modelmi líši, ale zvyčajne sa pohybuje od 4 do 30 psi (30 až 200 kPa).[4]
Keď sa tlak chladiaceho systému zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou, dosiahne bod, v ktorom pretlakový ventil umožňuje únik nadmerného tlaku. Toto sa zastaví, keď teplota systému prestane stúpať. V prípade preplneného chladiča (alebo zbernej nádrže) sa tlak uvoľní tak, že sa nechá uniknúť malé množstvo kvapaliny. Toto môže jednoducho vytiecť na zem alebo byť zhromaždené vo vetranej nádobe, ktorá zostáva pri atmosférickom tlaku. Keď je motor vypnutý, chladiaci systém sa ochladí a hladina kvapaliny klesne. V niektorých prípadoch, keď sa prebytočná kvapalina nazbierala vo fľaši, môže byť „nasaná“ späť do hlavného okruhu chladiacej kvapaliny. V iných prípadoch to tak nie je.
Pred druhou svetovou vojnou bola chladiaca kvapalina motora obyčajne obyčajná voda. Nemrznúca zmes sa používala výlučne na kontrolu zamŕzania a to sa často robilo iba v chladnom počasí. Ak sa obyčajná voda nechá zamrznúť v bloku motora, voda sa môže pri zamrznutí rozpínať. Tento efekt môže spôsobiť vážne vnútorné poškodenie motora v dôsledku rozpínania ľadu.
Vývoj vysokovýkonných leteckých motorov si vyžadoval vylepšené chladiace kvapaliny s vyššími bodmi varu, čo viedlo k prijatiu glykolu alebo zmesí voda-glykol. To viedlo k prijatiu glykolov pre ich nemrznúce vlastnosti.
Od vývoja hliníkových motorov alebo motorov zo zmiešaných kovov sa inhibícia korózie stala ešte dôležitejšou ako nemrznúca zmes, a to vo všetkých regiónoch a ročných obdobiach.
Vyschnutá prepadová nádrž môže spôsobiť vyparovanie chladiacej kvapaliny, čo môže spôsobiť lokálne alebo celkové prehriatie motora. Ak sa vozidlo prehreje, môže dôjsť k jeho vážnemu poškodeniu. Dôsledkom môžu byť poruchy, ako sú prasknuté tesnenia hlavy a zdeformované alebo prasknuté hlavy valcov alebo bloky valcov. Niekedy nedôjde k žiadnemu varovaniu, pretože teplotný snímač, ktorý poskytuje údaje pre teplomer (či už mechanický alebo elektrický), je vystavený vodnej pare, nie kvapalnej chladiacej kvapaline, čo poskytuje škodlivo falošné údaje.
Otvorením horúceho radiátora sa zníži tlak v systéme, čo môže spôsobiť jeho var a vystreknutie nebezpečne horúcej kvapaliny a pary. Preto uzávery chladiča často obsahujú mechanizmus, ktorý sa pokúša uvoľniť vnútorný tlak predtým, ako sa uzáver môže úplne otvoriť.
Vynález automobilového vodného chladiča sa pripisuje Karlovi Benzovi. Wilhelm Maybach navrhol prvý voštinový chladič pre Mercedes 35hp
Niekedy je potrebné, aby bol automobil vybavený druhým, alebo pomocným chladičom na zvýšenie chladiaceho výkonu, keď veľkosť pôvodného chladiča nie je možné zväčšiť. Druhý radiátor je zapojený v sérii s hlavným radiátorom v okruhu. To bol prípad, keď bolo Audi 100 prvýkrát preplňované turbodúchadlom a vytvorilo sa tak 200. Tie by sa nemali zamieňať s medzichladičmi.
Niektoré motory majú chladič oleja, samostatný malý chladič na chladenie motorového oleja. Autá s automatickou prevodovkou majú často prídavné pripojenia k chladiču, ktoré umožňujú prenosovej kvapaline prenášať svoje teplo do chladiacej kvapaliny v chladiči. Môžu to byť buď olejovo-vzduchové radiátory, ako pri menšej verzii hlavného radiátora. Jednoduchšie to môžu byť olejovo-vodné chladiče, kde je olejové potrubie vložené do vodného chladiča. Hoci je voda teplejšia ako okolitý vzduch, jej vyššia tepelná vodivosť ponúka porovnateľné chladenie (v rámci limitov) z menej zložitého, a teda lacnejšieho a spoľahlivejšieho [pochvalná zmienka] olejového chladiča. Menej často môže byť kvapalina posilňovača riadenia, brzdová kvapalina a iné hydraulické kvapaliny chladené pomocným chladičom na vozidle.
Motory preplňované turbodúchadlom alebo preplňované motory môžu mať medzichladič, čo je chladič vzduch-vzduch alebo vzduch-voda používaný na chladenie privádzaného vzduchu – nie na chladenie motora.
Lietadlá s kvapalinou chladenými piestovými motormi (zvyčajne radovými motormi namiesto radiálnych) tiež vyžadujú chladiče. Keďže rýchlosť vzduchu je vyššia ako u áut, tieto sú počas letu efektívne chladené, a preto nevyžadujú veľké plochy ani chladiace ventilátory. Mnoho vysokovýkonných lietadiel však trpí extrémnymi problémami s prehrievaním pri voľnobehu na zemi – iba sedem minút pre Spitfire.[6] Je to podobné ako v dnešných autách Formuly 1, keď zastavia na štartovom rošte s naštartovanými motormi, vyžadujú odvádzaný vzduch vháňaný do chladičov, aby sa zabránilo prehriatiu.
Zníženie odporu vzduchu je hlavným cieľom pri navrhovaní lietadiel, vrátane dizajnu chladiacich systémov. Prvou technikou bolo využiť bohaté prúdenie vzduchu v lietadle na nahradenie voštinového jadra (veľa povrchov s vysokým pomerom povrchu k objemu) radiátorom namontovaným na povrchu. Toto využíva jediný povrch vmiešaný do trupu alebo krídla, pričom chladivo preteká potrubím na zadnej strane tohto povrchu. Takéto návrhy boli vidieť väčšinou na lietadlách prvej svetovej vojny.
Pretože sú tak závislé od rýchlosti vzduchu, povrchové radiátory sú ešte náchylnejšie na prehriatie pri prevádzke na zemi. Závodné lietadlá ako Supermarine S.6B, pretekárske hydroplány s chladičmi zabudovanými do horných plôch jeho plavákov, boli opísané ako „lietajúce na teplomere“ ako hlavný limit ich výkonu.[7]
Povrchové radiátory používalo aj niekoľko vysokorýchlostných pretekárskych áut, ako napríklad Blue Bird Malcolma Campbella z roku 1928.
Vo všeobecnosti je obmedzením väčšiny chladiacich systémov, že chladiaca kvapalina nesmie vrieť, pretože potreba manipulovať s plynom v prúde značne komplikuje konštrukciu. Pre vodou chladený systém to znamená, že maximálne množstvo prestupu tepla je obmedzené mernou tepelnou kapacitou vody a rozdielom teplôt medzi okolitou a 100 °C. To poskytuje efektívnejšie chladenie v zime alebo vo vyšších nadmorských výškach, kde sú nízke teploty.
Ďalším efektom, ktorý je obzvlášť dôležitý pri chladení lietadiel, je to, že špecifická tepelná kapacita sa mení a bod varu sa znižuje s tlakom a tento tlak sa mení rýchlejšie s výškou ako pokles teploty. Vo všeobecnosti teda systémy kvapalného chladenia strácajú kapacitu, keď lietadlo stúpa. Toto bol hlavný limit výkonu počas tridsiatych rokov 20. storočia, keď zavedenie turbodúchadiel prvýkrát umožnilo pohodlné cestovanie vo výškach nad 15 000 stôp a dizajn chladenia sa stal hlavnou oblasťou výskumu.
Najzrejmejším a najbežnejším riešením tohto problému bolo spustiť celý chladiaci systém pod tlakom. Tým sa udržala merná tepelná kapacita na konštantnej hodnote, pričom teplota vonkajšieho vzduchu naďalej klesala. Takéto systémy tak zlepšili chladiacu schopnosť pri stúpaní. Pre väčšinu použití to vyriešilo problém chladenia vysokovýkonných piestových motorov a takmer všetky kvapalinou chladené letecké motory z obdobia druhej svetovej vojny používali toto riešenie.
Tlakové systémy však boli aj zložitejšie a oveľa náchylnejšie na poškodenie – keďže chladiaca kvapalina bola pod tlakom, aj malé poškodenie chladiaceho systému, ako napríklad diera po guľke kalibru pušky, by spôsobilo rýchle vystrekovanie kvapaliny z diera. Poruchy chladiacich systémov boli zďaleka hlavnou príčinou porúch motora.
Hoci je náročnejšie postaviť letecký radiátor, ktorý je schopný zvládnuť paru, nie je to v žiadnom prípade nemožné. Kľúčovou požiadavkou je poskytnúť systém, ktorý kondenzuje paru späť na kvapalinu pred jej prechodom späť do čerpadiel a dokončením chladiacej slučky. Takýto systém dokáže využiť špecifické teplo vyparovania, ktoré je v prípade vody päťnásobkom mernej tepelnej kapacity v kvapalnej forme. Dodatočné zisky možno dosiahnuť tým, že sa para prehreje. Takéto systémy, známe ako odparovacie chladiče, boli predmetom rozsiahleho výskumu v 30. rokoch 20. storočia.
Zvážte dva chladiace systémy, ktoré sú inak podobné, pracujúce pri teplote okolitého vzduchu 20 °C. Celokvapalný dizajn môže fungovať medzi 30 °C a 90 °C a ponúka 60 °C teplotný rozdiel na odvádzanie tepla. Odparovací chladiaci systém môže pracovať medzi 80 °C a 110 °C. Na prvý pohľad sa zdá, že ide o oveľa menší teplotný rozdiel, ale táto analýza prehliada obrovské množstvo tepelnej energie absorbovanej pri výrobe pary, ekvivalentné 500 °C. V skutočnosti verzia s odparovaním pracuje medzi 80 °C a 560 °C, čo je efektívny teplotný rozdiel 480 °C. Takýto systém môže byť účinný aj pri oveľa menších množstvách vody.
Nevýhodou odparovacieho chladiaceho systému je plocha kondenzátorov potrebná na ochladenie pary späť pod bod varu. Keďže para je oveľa menej hustá ako voda, je potrebný zodpovedajúci väčší povrch na zabezpečenie dostatočného prúdenia vzduchu na ochladenie pary späť. Konštrukcia Rolls-Royce Goshawk z roku 1933 používala konvenčné chladiče podobné kondenzátorom a táto konštrukcia sa ukázala byť vážnym problémom s odporom. V Nemecku vyvinuli bratia Günterovci alternatívny dizajn kombinujúci chladenie odparovaním a povrchové radiátory rozmiestnené po krídlach lietadla, trupe a dokonca aj kormidlo. Niekoľko lietadiel bolo skonštruovaných s použitím ich dizajnu a stanovili početné výkonové rekordy, najmä Heinkel He 119 a Heinkel He 100. Tieto systémy však vyžadovali množstvo čerpadiel na vrátenie kvapaliny z rozprestretých radiátorov a ukázalo sa, že je mimoriadne ťažké udržať správny chod. a boli oveľa náchylnejšie na poškodenie v boji. Snahy o vývoj tohto systému boli vo všeobecnosti opustené v roku 1940. Potreba chladenia odparovaním bola čoskoro zrušená rozšírenou dostupnosťou chladív na báze etylénglykolu, ktoré mali nižšie špecifické teplo, ale oveľa vyšší bod varu ako voda.
Radiátor lietadla obsiahnutý v potrubí ohrieva vzduch, ktorý ním prechádza, čo spôsobuje, že vzduch expanduje a získava rýchlosť. Toto sa nazýva Meredithov efekt a vysokovýkonné piestové lietadlá s dobre navrhnutými chladičmi s nízkym odporom (najmä P-51 Mustang) z toho získavajú ťah. Ťah bol dostatočne významný na to, aby kompenzoval odpor potrubia, v ktorom bol chladič uzavretý, a umožnil lietadlu dosiahnuť nulový odpor chladenia. V istom momente sa dokonca plánovalo vybaviť Supermarine Spitfire prídavným spaľovaním, vstrekovaním paliva do výfukového potrubia za chladičom a jeho zapálením. Prídavné spaľovanie sa dosahuje vstrekovaním dodatočného paliva do motora za hlavným spaľovacím cyklom.
