Chức năng của tản nhiệt là hấp thụ lượng nhiệt này rồi tản vào hoặc ra ngoài thùng máy để đảm bảo nhiệt độ của các linh kiện máy tính ở mức bình thường. Hầu hết các bộ tản nhiệt đều hấp thụ nhiệt bằng cách tiếp xúc với bề mặt của các bộ phận làm nóng, sau đó truyền nhiệt đến những nơi ở xa thông qua nhiều phương pháp khác nhau, chẳng hạn như không khí bên trong khung máy. Sau đó, khung máy sẽ truyền không khí nóng ra bên ngoài khung máy để hoàn thành quá trình tản nhiệt của máy tính.
Bộ tản nhiệt chủ yếu làm nóng căn phòng của bạn bằng cách sử dụng đối lưu. Sự đối lưu này kéo không khí mát từ đáy phòng và khi nó đi qua các ống sáo, không khí nóng lên và bay lên. Chuyển động tròn này giúp chặn không khí lạnh từ cửa sổ và đảm bảo căn phòng của bạn luôn ấm áp và dễ chịu.
Trong ô tô và xe máy có động cơ đốt trong làm mát bằng chất lỏng, bộ tản nhiệt được kết nối với các kênh chạy qua động cơ và đầu xi-lanh, qua đó chất lỏng (chất làm mát) được bơm. Chất lỏng này có thể là nước (ở những vùng khí hậu nơi nước khó có thể đóng băng), nhưng phổ biến hơn là hỗn hợp nước và chất chống đông theo tỷ lệ phù hợp với khí hậu. Bản thân chất chống đông thường là ethylene glycol hoặc propylene glycol (với một lượng nhỏ chất ức chế ăn mòn).
Một hệ thống làm mát ô tô điển hình bao gồm:
· Hàng loạt đường hầm đúc vào khối động cơ và đầu xi-lanh, bao quanh buồng đốt bằng chất lỏng tuần hoàn để tản nhiệt;
· một bộ tản nhiệt, bao gồm nhiều ống nhỏ được trang bị các cánh tản nhiệt dạng tổ ong để tản nhiệt nhanh chóng, tiếp nhận và làm mát chất lỏng nóng từ động cơ;
· Máy bơm nước, thường là loại ly tâm, để tuần hoàn chất làm mát trong hệ thống;
· Bộ điều nhiệt để kiểm soát nhiệt độ bằng cách thay đổi lượng chất làm mát đi tới bộ tản nhiệt;
· Một chiếc quạt để hút không khí mát qua bộ tản nhiệt.
Quá trình cháy tạo ra một lượng nhiệt lớn. Nếu nhiệt độ được phép tăng lên mà không được kiểm soát, hiện tượng phát nổ sẽ xảy ra và các bộ phận bên ngoài động cơ sẽ bị hỏng do nhiệt độ quá cao. Để chống lại hiệu ứng này, chất làm mát được lưu thông qua động cơ nơi nó hấp thụ nhiệt. Khi chất làm mát hấp thụ nhiệt từ động cơ, nó sẽ tiếp tục chảy đến bộ tản nhiệt. Bộ tản nhiệt truyền nhiệt từ chất làm mát đến không khí đi qua.
Bộ tản nhiệt cũng được sử dụng để làm mát chất lỏng hộp số tự động, chất làm lạnh điều hòa không khí, không khí nạp và đôi khi để làm mát dầu động cơ hoặc dầu trợ lực lái. Bộ tản nhiệt thường được gắn ở vị trí nhận được luồng không khí từ chuyển động về phía trước của xe, chẳng hạn như phía sau tấm lưới phía trước. Khi động cơ được lắp ở giữa hoặc phía sau, người ta thường lắp bộ tản nhiệt phía sau tấm lưới phía trước để có đủ luồng không khí, mặc dù điều này đòi hỏi ống làm mát dài. Ngoài ra, bộ tản nhiệt có thể hút không khí từ luồng không khí phía trên đầu xe hoặc từ lưới tản nhiệt gắn bên hông. Đối với các phương tiện dài, chẳng hạn như xe buýt, luồng gió bên phổ biến nhất để làm mát động cơ và hộp số và luồng gió phía trên phổ biến nhất để làm mát máy điều hòa.
Một phương pháp xây dựng trước đó là bộ tản nhiệt tổ ong. Các ống tròn được uốn thành hình lục giác ở hai đầu, sau đó xếp chồng lên nhau và hàn. Vì chúng chỉ chạm vào nhau ở hai đầu, nên thực chất nó tạo thành một bể chứa nước rắn có nhiều ống dẫn khí xuyên qua.[2]
Một số xe cổ sử dụng lõi tản nhiệt làm từ ống cuộn, cách làm kém hiệu quả hơn nhưng đơn giản hơn.
Một phương pháp xây dựng trước đó là bộ tản nhiệt tổ ong. Các ống tròn được uốn thành hình lục giác ở hai đầu, sau đó xếp chồng lên nhau và hàn. Vì chúng chỉ chạm vào nhau ở hai đầu, nên thực chất nó tạo thành một bể chứa nước rắn có nhiều ống dẫn khí xuyên qua.[2]
Một số xe cổ sử dụng lõi tản nhiệt làm từ ống cuộn, cách làm kém hiệu quả hơn nhưng đơn giản hơn.
Bộ tản nhiệt lần đầu tiên sử dụng dòng chảy thẳng đứng hướng xuống, chỉ được điều khiển bằng hiệu ứng xi phông nhiệt. Chất làm mát được làm nóng trong động cơ, trở nên loãng hơn và do đó dâng lên. Khi bộ tản nhiệt làm mát chất lỏng, chất làm mát trở nên đặc hơn và rơi xuống. Hiệu ứng này đủ cho các động cơ đứng yên có công suất thấp, nhưng không đủ cho tất cả các loại ô tô trừ những ô tô đời đầu. Tất cả các ô tô trong nhiều năm đều sử dụng máy bơm ly tâm để tuần hoàn chất làm mát động cơ vì tuần hoàn tự nhiên có tốc độ dòng chảy rất thấp.
Một hệ thống van hoặc vách ngăn, hoặc cả hai, thường được kết hợp để vận hành đồng thời một bộ tản nhiệt nhỏ bên trong xe. Bộ tản nhiệt nhỏ này và quạt thổi đi kèm được gọi là lõi sưởi và có tác dụng làm ấm bên trong cabin. Giống như bộ tản nhiệt, lõi sưởi hoạt động bằng cách loại bỏ nhiệt khỏi động cơ. Vì lý do này, các kỹ thuật viên ô tô thường khuyên người vận hành nên bật máy sưởi và đặt ở mức cao nếu động cơ quá nóng, để hỗ trợ bộ tản nhiệt chính.
Nhiệt độ động cơ trên ô tô hiện đại chủ yếu được điều khiển bằng loại bộ điều chỉnh nhiệt dạng viên sáp, một van mở ra khi động cơ đạt đến nhiệt độ vận hành tối ưu.
Khi động cơ nguội, bộ điều nhiệt sẽ đóng ngoại trừ một dòng chảy nhỏ để bộ điều nhiệt thay đổi nhiệt độ nước làm mát khi động cơ nóng lên. Chất làm mát động cơ được bộ điều nhiệt dẫn đến đầu vào của bơm tuần hoàn và được đưa trực tiếp trở lại động cơ, bỏ qua bộ tản nhiệt. Hướng nước chỉ lưu thông qua động cơ cho phép động cơ đạt được nhiệt độ vận hành tối ưu nhanh nhất có thể đồng thời tránh được các "điểm nóng" cục bộ. Khi chất làm mát đạt đến nhiệt độ kích hoạt của bộ điều nhiệt, nó sẽ mở ra, cho phép nước chảy qua bộ tản nhiệt để ngăn nhiệt độ tăng cao hơn.
Khi ở nhiệt độ tối ưu, bộ điều chỉnh nhiệt sẽ kiểm soát dòng nước làm mát động cơ đến bộ tản nhiệt để động cơ tiếp tục hoạt động ở nhiệt độ tối ưu. Trong điều kiện tải cao điểm, chẳng hạn như lái xe chậm lên đồi dốc trong khi chở nặng vào ngày nắng nóng, bộ điều chỉnh nhiệt sẽ gần mở hoàn toàn vì động cơ sẽ tạo ra công suất gần tối đa trong khi vận tốc luồng không khí qua bộ tản nhiệt thấp. (Là một bộ trao đổi nhiệt, vận tốc luồng không khí đi qua bộ tản nhiệt có ảnh hưởng lớn đến khả năng tản nhiệt của nó.) Ngược lại, khi chạy xuống dốc nhanh trên đường cao tốc vào đêm lạnh với ga nhẹ, bộ điều chỉnh nhiệt sẽ gần như đóng lại. bởi vì động cơ tạo ra ít công suất và bộ tản nhiệt có thể tản nhiệt nhiều hơn mức động cơ tạo ra. Việc cho quá nhiều chất làm mát vào bộ tản nhiệt sẽ khiến động cơ bị làm mát quá mức và hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tối ưu, dẫn đến giảm hiệu suất sử dụng nhiên liệu và tăng lượng khí thải. Hơn nữa, độ bền, độ tin cậy và tuổi thọ của động cơ đôi khi bị ảnh hưởng nếu bất kỳ bộ phận nào (chẳng hạn như ổ trục trục khuỷu) được thiết kế để tính đến sự giãn nở nhiệt để khớp với nhau với độ hở chính xác. Một tác dụng phụ khác của việc làm mát quá mức là giảm hiệu suất của máy sưởi trong cabin, mặc dù trong những trường hợp điển hình, nó vẫn thổi không khí ở nhiệt độ cao hơn đáng kể so với nhiệt độ xung quanh.
Do đó, bộ điều chỉnh nhiệt liên tục di chuyển trong phạm vi hoạt động của nó, phản ứng với những thay đổi về tải trọng vận hành của xe, tốc độ và nhiệt độ bên ngoài, để giữ cho động cơ ở nhiệt độ vận hành tối ưu.
Trên những chiếc ô tô cổ, bạn có thể tìm thấy bộ điều nhiệt kiểu ống thổi, có ống thổi dạng sóng chứa chất lỏng dễ bay hơi như cồn hoặc axeton. Những loại máy điều nhiệt này không hoạt động tốt ở áp suất hệ thống làm mát trên khoảng 7 psi. Các phương tiện cơ giới hiện đại thường chạy ở mức khoảng 15 psi, điều này ngăn cản việc sử dụng bộ điều nhiệt kiểu ống thổi. Trên động cơ làm mát bằng không khí trực tiếp, đây không phải là vấn đề đáng lo ngại đối với bộ điều nhiệt ống thổi điều khiển van nắp trong đường dẫn khí.
Các yếu tố khác ảnh hưởng đến nhiệt độ của động cơ, bao gồm kích thước bộ tản nhiệt và loại quạt tản nhiệt. Kích thước của bộ tản nhiệt (và do đó khả năng làm mát của nó) được chọn sao cho nó có thể giữ cho động cơ ở nhiệt độ thiết kế trong những điều kiện khắc nghiệt nhất mà xe có thể gặp phải (chẳng hạn như leo núi trong khi nạp đầy tải vào một ngày nắng nóng) .
Tốc độ luồng không khí qua bộ tản nhiệt có ảnh hưởng lớn đến lượng nhiệt mà nó tiêu tan. Tốc độ của xe ảnh hưởng đến điều này, tỷ lệ thuận với nỗ lực của động cơ, do đó đưa ra phản hồi tự điều chỉnh thô. Khi một quạt làm mát bổ sung được điều khiển bởi động cơ, điều này cũng theo dõi tốc độ động cơ một cách tương tự.
Quạt dẫn động bằng động cơ thường được điều chỉnh bằng ly hợp quạt từ dây đai dẫn động, ly hợp này sẽ trượt và giảm tốc độ quạt ở nhiệt độ thấp. Điều này cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu bằng cách không lãng phí năng lượng khi chạy quạt một cách không cần thiết. Trên các phương tiện hiện đại, tốc độ làm mát được điều chỉnh thêm bằng quạt tản nhiệt có tốc độ thay đổi hoặc theo chu kỳ. Quạt điện được điều khiển bằng công tắc điều nhiệt hoặc bộ điều khiển động cơ. Quạt điện còn có ưu điểm là tạo ra luồng không khí tốt và làm mát ở vòng tua động cơ thấp hoặc khi đứng yên, chẳng hạn như khi xe cộ di chuyển chậm.
Trước sự phát triển của quạt truyền động nhớt và quạt điện, động cơ được lắp các quạt cố định đơn giản để luôn hút không khí qua bộ tản nhiệt. Những phương tiện có thiết kế yêu cầu lắp đặt bộ tản nhiệt lớn để làm việc nặng nhọc ở nhiệt độ cao, chẳng hạn như xe thương mại và máy kéo thường chạy mát trong thời tiết lạnh với tải nhẹ, ngay cả khi có bộ điều chỉnh nhiệt, vì bộ tản nhiệt lớn và cố định quạt khiến nhiệt độ nước làm mát giảm nhanh và đáng kể ngay khi bộ điều nhiệt mở. Vấn đề này có thể được giải quyết bằng cách lắp một tấm che bộ tản nhiệt (hoặc tấm che bộ tản nhiệt) vào bộ tản nhiệt có thể điều chỉnh để chặn một phần hoặc toàn bộ luồng không khí đi qua bộ tản nhiệt. Đơn giản nhất, rèm là một cuộn vật liệu như vải bạt hoặc cao su được trải dọc theo chiều dài của bộ tản nhiệt để che phần mong muốn. Một số phương tiện cũ hơn, như máy bay chiến đấu một động cơ S.E.5 và SPAD S.XIII thời Thế chiến thứ nhất, có một loạt cửa chớp có thể được điều chỉnh từ ghế lái hoặc ghế phi công để mang lại mức độ kiểm soát. Một số ô tô hiện đại có một loạt cửa chớp được bộ điều khiển động cơ tự động mở và đóng để mang lại sự cân bằng giữa khả năng làm mát và khí động học khi cần thiết.
