Domanda del mese Presentata da Bill McLellan, Pasadena, California, e risposta da Melany Hunt, professore associato di ingegneria meccanica, Caltech.
Il sistema di raffreddamento è una parte importante del motore di un’automobile. Sono certamente diventato più consapevole di questo fatto dopo il surriscaldamento della mia auto sulla Santa Monica Freeway.
Il sistema di raffreddamento svolge tre importanti funzioni. In primo luogo, rimuove il calore in eccesso dal motore; in secondo luogo, mantiene la temperatura operativa del motore dove funziona in modo più efficiente; e infine, porta il motore alla giusta temperatura operativa il più rapidamente possibile.
Il sistema di raffreddamento è composto da sei parti principali: un motore, un radiatore, una pompa dell’acqua, una ventola di raffreddamento, tubi e un termostato. Durante il processo di combustione, parte dell’energia del carburante viene convertita in calore. Questo calore viene trasferito al liquido di raffreddamento che viene fatto circolare attraverso il motore dalla pompa dell’acqua. I tubi trasportano il refrigerante caldo al radiatore, dove il calore viene trasferito all’aria che viene spinta oltre il motore dalla ventola di raffreddamento. Il refrigerante viene poi riportato alla pompa dell’acqua e rimesso in circolo.
Quando un motore è freddo, come la prima cosa al mattino, il motore funziona un po’ diversamente. Per massimizzare l’efficienza, il motore è progettato per riscaldarsi rapidamente. Una volta che il motore raggiunge la giusta temperatura di funzionamento, il motore è progettato per essere mantenuto a una temperatura stabile, che è lo scopo del termostato. Il termostato è come una valvola che si apre e si chiude in funzione della sua temperatura. Il termostato isola il motore dal radiatore finché non ha raggiunto una certa temperatura minima. Senza un termostato, il motore perderebbe sempre calore verso il radiatore e impiegherebbe più tempo a riscaldarsi. Una volta che il motore ha raggiunto la temperatura di funzionamento desiderata, il termostato regola il flusso al radiatore per mantenere una temperatura stabile.
A volte, il liquido di raffreddamento è così caldo che il termostato si apre completamente, rendendo il motore completamente dipendente dal radiatore per mantenere la sua temperatura stabile. Finché c’è abbastanza flusso d’aria attraverso il radiatore, il motore rimarrà freddo. Se per qualche motivo il flusso d’aria è troppo basso, il radiatore non farà il suo lavoro e il motore potrebbe surriscaldarsi. A questo punto, se la portata del liquido di raffreddamento viene aumentata, il motore trasferirà più calore al liquido di raffreddamento, aggravando la situazione. La limitazione del flusso del termostato aiuta ad aumentare la pressione nel sistema di raffreddamento, il che rende più difficile l’ebollizione del refrigerante nella pompa dell’acqua. Tuttavia, fa poco per aiutare il radiatore a mantenere il motore freddo.