Um radiador , também chamado de calorificador no Canadá , é um dispositivo que permite a troca de calor entre dois ambientes. Sua função é remover o calor de um objeto para evitar seu superaquecimento ou aquecer um espaço ou objeto. O radiador geralmente funciona por convecção , mas também por radiação , é a este último modo de transferência térmica que deve o seu nome.
As áreas de uso dos radiadores são muito amplas. Os radiadores são usados sempre que há necessidade de trocar uma grande quantidade de calor em um pequeno espaço.
Os radiadores de aquecimento são usados para aquecer uma sala a fim de controlar a temperatura . Eles são de vários tipos.
Para uma transferência eficiente de calor, um radiador deve ser feito de um material com alta condutividade térmica (daí o uso comum de metal) e ter uma grande superfície de troca entre os dois fluidos, o que explica as formas frequentemente complexas empregadas. A convecção forçada (ventilador) às vezes é usada, o que acelera a troca entre o radiador e o meio a ser aquecido.
A dissipação de calor por radiação depende fortemente da temperatura (em T 4 , segundo a lei de Stefan-Boltzmann ).
Outros fatores estão envolvidos na manutenção de uma temperatura confortável : o isolamento do edifício e dos quartos, a presença de uma válvula termostática , etc.
O aquecedor de água é o mais antigo. Um fluido de transferência de calor é aquecido em uma caldeira e circula em um circuito de elementos que transferem calor desse fluido para o seu ambiente, essencialmente por transferências radiativas e convectivas . As restrições técnicas que explicam a forma e operação de um radiador são:
Todos os radiadores com propagação de calor por convecção requerem limpeza regular. Se esta convecção for assistida ou forçada, a limpeza deve ser frequente .
Convector Um convetor é uma caixa de seção frequentemente retangular (horizontal ou vertical) e de várias dimensões de acordo com a potência. Geralmente é colocado a 20 cm do solo. As partes superior e inferior são abertas (às vezes com uma grade); a grelha inferior é a entrada de ar fresco e a superior a saída de ar quente. a circulação do ar ocorre por convecção natural. No interior do radiador, o ar é aquecido por resistores dotados de aletas para aumentar a superfície de difusão. Aquecedor de convecção assistida Funcionamento idêntico ao do convetor, descrito acima, exceto pela circulação de ar mais ou menos aumentada por uma pequena turbina. Aquecedor de convecção forçada Todo o ar que passa é forçado a se mover e o fluxo raramente é vertical para cima. Muitas vezes esse fluxo é projetado ou oscilante. Às vezes é anti-metódico para baixo (por exemplo, as cortinas de ar quente na entrada das lojas). A turbina pode ser axial e radial. Outros exemplos: aquecedores de ar, aquecedor com ventilador, etc. Radiador radiante ou radiante Um aquecedor elétrico radiante difunde o calor na forma de radiação através de uma placa de metal eletricamente aquecida. Aquecedores radiantes produzem calor transmitido por raios infravermelhos, distribuídos de maneira uniforme e rápida. O aquecimento radiante sendo mais eficiente do que os aquecedores elétricos comuns, eles têm uma melhor eficiência de difusão. Esses dispositivos elétricos são os mais comumente usados em residências. Radiador de inércia Os aquecedores de inércia são radiadores que utilizam corpos de aquecimento sólidos (inércia seca) ou líquidos (inércia com fluido de transferência de calor). O princípio é manter o calor produzido eletricamente no caso dos aquecedores elétricos o maior tempo possível, de modo a distribuí-lo pela casa o maior tempo possível. Os radiadores de inércia fazem parte dos chamados métodos de aquecimento por calor moderado. Aquecedor de armazenamento Um aquecedor de acumulação aquece quase continuamente. Para fazer isso, ele usa o calor armazenado à noite na taxa fora do pico para restaurá-lo durante o dia. Normalmente equipado com tijolos refratários, emite calor durante o dia sem consumir energia. Aquecedor infravermelho Permite aquecimento direcional, mas aquece apenas o que está em seu eixo, o que evita a dispersão do calor por ambientes com pé direito alto. Eles são projetados para minimizar o efeito negativo da convecção. Esses aquecedores podem atingir eficiências de 80%. Aquecedor de halogênio Deve ser feita uma distinção entre "aquecimento infravermelho longo" e "aquecedores halógenos", geralmente comercializados sob o nome de "aquecedor infravermelho". Estes últimos, também chamados simplesmente de "halogênios", são usados como aquecimento adicional para pequenas superfícies, como banheiros. Radiador cheio de óleo Em radiadores de banho de óleo , o aquecimento é fornecido por resistências elétricas. A capacidade térmica do petróleo ser inferior à da água, menos energia é necessária para o aquecer, o que permite um aumento mais rápido na temperatura; por outro lado, deve ser reaquecido com mais frequência e, portanto, requer uma regulação mais precisa. O calor de um radiador de banho de óleo é transmitido do líquido para o aço e depois para o ar por convecção e radiação.Devido à sua baixa eficiência , os motores de combustão e explosão , instalados na maioria dos veículos motorizados , geram muito calor. Quase todos os motores recentes são equipados com um circuito de refrigeração, incluindo um radiador tubular de água inventado em 1897 por Wilhelm Maybach e aprimorado por Samuel Brown .
Líquido de resfriamento O refrigerante circula no bloco do motor e também no cabeçote , passando o mais próximo possível das zonas de produção de calor. Seu objetivo é manter o corpo do motor em uma temperatura ideal (entre 75 e 110 ° C ). O refrigerante é forçado por uma bomba centrífuga através de mangueiras até um radiador, geralmente montado de frente para a estrada, o ar externo ao veículo passa pelo radiador transferindo energia indesejada do motor para o ar ambiente. Esse radiador pode ser de alumínio ou cobre , que embora mais pesado, dissipa melhor a energia. É geralmente formado por um feixe de tubos verticais que se cruzam, revestidos de aletas por onde circula a água de resfriamento. No inverno, um líquido anticongelante é usado para proteger o sistema de refrigeração e o motor.Vários dispositivos que permitem melhorar o funcionamento de um radiador regulando a temperatura do fluido de transferência de calor :
Em outros casos, o fluido de transferência de calor pode ser óleo, proveniente do motor, da caixa de câmbio ou do eixo .
Outra utilização do radiador em um automóvel é na forma de trocador ar / ar (muitas vezes acoplado a um dispositivo de sobrealimentação ), para reduzir a temperatura do ar de admissão que sai de um compressor de ar, possibilitando melhorar a eficiência de sua termodinâmica ciclo . Na competição, alguns desses trocadores recebem bicos que projetam água fria.
Eletrônicos e computadores produzem calor que precisa ser dissipado, caso contrário, o equipamento pode ser danificado. Essas áreas usam pequenos radiadores chamados dissipadores de calor que podem ser combinados com ventiladores (veja a foto abaixo). Neste campo, falamos de aircooling ou arrefecimento do ar .
Exemplos de radiadores usados para resfriamento em eletrônica.
Radiadores acoplados a ventiladores ( ventiladores ) para microprocessadores .