Karena efisiensi termal mesin pembakaran internal meningkat seiring dengan peningkatan suhu internal, cairan pendingin dijaga pada tekanan yang lebih tinggi dari tekanan atmosfer untuk meningkatkan titik didihnya. Katup pelepas tekanan yang dikalibrasi biasanya disertakan dalam tutup pengisian radiator. Tekanan ini bervariasi antar model, namun biasanya berkisar antara 4 hingga 30 psi (30 hingga 200 kPa).
Ketika tekanan sistem pendingin meningkat seiring dengan kenaikan suhu, tekanan tersebut akan mencapai titik di mana katup pelepas tekanan memungkinkan tekanan berlebih keluar. Ini akan berhenti ketika suhu sistem berhenti naik. Dalam kasus radiator (atau tangki header) yang terlalu penuh, tekanan dibuang dengan membiarkan sedikit cairan keluar. Ini mungkin mengalir begitu saja ke tanah atau dikumpulkan dalam wadah berventilasi yang tetap berada pada tekanan atmosfer. Saat mesin dimatikan, sistem pendingin menjadi dingin dan level cairan turun. Dalam beberapa kasus dimana kelebihan cairan telah terkumpul di dalam botol, cairan ini mungkin 'tersedot' kembali ke sirkuit pendingin utama. Dalam kasus lain, tidak demikian.
Sebelum Perang Dunia II, cairan pendingin mesin biasanya berupa air biasa. Antibeku digunakan semata-mata untuk mengendalikan pembekuan, dan hal ini sering kali hanya dilakukan pada cuaca dingin. Jika air biasa dibiarkan membeku di dalam blok mesin, air dapat memuai saat membeku. Efek ini dapat menyebabkan kerusakan mesin bagian dalam yang parah akibat meluasnya es.
Pengembangan mesin pesawat berperforma tinggi membutuhkan pendingin yang lebih baik dengan titik didih yang lebih tinggi, sehingga mengarah pada penggunaan campuran glikol atau air-glikol. Hal ini menyebabkan penggunaan glikol sebagai sifat antibekunya.
Sejak pengembangan mesin aluminium atau logam campuran, penghambatan korosi menjadi lebih penting daripada antibeku, dan di semua wilayah dan musim.
Tangki pelimpah yang mengering dapat menyebabkan cairan pendingin menguap, yang dapat menyebabkan mesin menjadi terlalu panas secara lokal atau umum. Kerusakan parah dapat terjadi jika kendaraan dibiarkan mengalami suhu berlebih. Kegagalan seperti gasket kepala pecah, dan kepala silinder atau blok silinder melengkung atau retak mungkin merupakan penyebabnya. Terkadang tidak ada peringatan, karena sensor suhu yang menyediakan data untuk pengukur suhu (baik mekanis maupun elektrik) terkena uap air, bukan cairan pendingin, sehingga menghasilkan pembacaan yang salah dan berbahaya.
Membuka radiator yang panas akan menurunkan tekanan sistem, yang dapat menyebabkannya mendidih dan mengeluarkan cairan dan uap panas yang berbahaya. Oleh karena itu, tutup radiator sering kali memiliki mekanisme yang berupaya melepaskan tekanan internal sebelum tutupnya dapat dibuka sepenuhnya.
Penemuan radiator air mobil dikaitkan dengan Karl Benz. Wilhelm Maybach merancang radiator sarang lebah pertama untuk Mercedes 35hp
Terkadang mobil perlu dilengkapi dengan radiator kedua atau tambahan untuk meningkatkan kapasitas pendinginan, bila ukuran radiator aslinya tidak dapat diperbesar. Radiator kedua dipasang secara seri dengan radiator utama pada rangkaian. Hal ini terjadi ketika Audi 100 pertama kali menggunakan turbocharger dan menciptakan 200. Ini berbeda dengan intercooler.
Beberapa mesin memiliki oil cooler, radiator kecil terpisah untuk mendinginkan oli mesin. Mobil dengan transmisi otomatis seringkali memiliki sambungan tambahan ke radiator, sehingga cairan transmisi dapat memindahkan panasnya ke cairan pendingin di radiator. Ini bisa berupa radiator oli-udara, seperti versi radiator utama yang lebih kecil. Lebih sederhananya adalah pendingin oli-air, di mana pipa oli dimasukkan ke dalam radiator air. Meskipun air lebih panas dibandingkan udara sekitar, konduktivitas termalnya yang lebih tinggi menawarkan pendinginan yang sebanding (dalam batas tertentu) dari pendingin oli yang tidak terlalu rumit sehingga lebih murah dan lebih andal. Yang lebih jarang, cairan power steering, minyak rem, dan cairan hidrolik lainnya dapat didinginkan oleh radiator tambahan pada kendaraan.
Mesin turbocharged atau supercharged mungkin memiliki intercooler, yaitu radiator udara-ke-udara atau udara-ke-air yang digunakan untuk mendinginkan muatan udara yang masuk—bukan untuk mendinginkan mesin.
Pesawat dengan mesin piston berpendingin cairan (biasanya mesin inline, bukan mesin radial) juga memerlukan radiator. Karena kecepatan udara lebih tinggi dibandingkan mobil, pendinginan ini efisien dalam penerbangan, sehingga tidak memerlukan area yang luas atau kipas pendingin. Namun banyak pesawat berperforma tinggi mengalami masalah panas berlebih saat berhenti di darat - hanya tujuh menit untuk Spitfire.[6] Hal ini mirip dengan mobil Formula 1 saat ini, ketika berhenti di grid dengan mesin menyala, mereka memerlukan saluran udara yang dipaksa masuk ke dalam pod radiator untuk mencegah panas berlebih.
Mengurangi hambatan merupakan tujuan utama dalam desain pesawat, termasuk desain sistem pendingin. Teknik awalnya adalah memanfaatkan aliran udara pesawat yang berlimpah untuk menggantikan inti sarang lebah (banyak permukaan, dengan rasio permukaan terhadap volume yang tinggi) dengan radiator yang dipasang di permukaan. Ini menggunakan satu permukaan yang dicampur ke dalam badan pesawat atau kulit sayap, dengan cairan pendingin mengalir melalui pipa di bagian belakang permukaan ini. Desain seperti itu kebanyakan terlihat pada pesawat Perang Dunia I.
Karena sangat bergantung pada kecepatan udara, radiator permukaan bahkan lebih rentan terhadap panas berlebih saat dijalankan di darat. Pesawat balap seperti Supermarine S.6B, pesawat amfibi balap dengan radiator terpasang di permukaan atas pelampungnya, digambarkan "diterbangkan dengan alat pengukur suhu" sebagai batas utama performanya.
Radiator permukaan juga telah digunakan oleh beberapa mobil balap berkecepatan tinggi, seperti Blue Bird tahun 1928 karya Malcolm Campbell.
Umumnya keterbatasan sebagian besar sistem pendingin adalah cairan pendingin tidak boleh mendidih, karena kebutuhan untuk menangani gas dalam aliran sangat mempersulit desain. Untuk sistem berpendingin air, ini berarti jumlah maksimum perpindahan panas dibatasi oleh kapasitas panas spesifik air dan perbedaan suhu antara suhu sekitar dan 100 °C. Hal ini memberikan pendinginan yang lebih efektif di musim dingin, atau di tempat yang lebih tinggi dengan suhu rendah.
Efek lain yang sangat penting dalam pendinginan pesawat adalah perubahan kapasitas panas spesifik dan titik didih berkurang seiring dengan tekanan, dan tekanan ini berubah lebih cepat seiring ketinggian dibandingkan dengan penurunan suhu. Oleh karena itu, secara umum, sistem pendingin cair kehilangan kapasitasnya seiring dengan naiknya pesawat. Hal ini merupakan batasan utama dalam performa selama tahun 1930an ketika diperkenalkannya turbosupercharger pertama kali memungkinkan perjalanan yang nyaman pada ketinggian di atas 15.000 kaki, dan desain pendingin menjadi bidang penelitian utama.
Solusi yang paling jelas dan umum untuk masalah ini adalah menjalankan seluruh sistem pendingin di bawah tekanan. Hal ini menjaga kapasitas panas spesifik pada nilai konstan, sementara suhu udara luar terus menurun. Sistem seperti itu meningkatkan kemampuan pendinginan saat mereka mendaki. Untuk sebagian besar kegunaan, ini memecahkan masalah pendinginan mesin piston berperforma tinggi, dan hampir semua mesin pesawat berpendingin cairan pada periode Perang Dunia II menggunakan solusi ini.
Namun, sistem bertekanan juga lebih kompleks, dan jauh lebih rentan terhadap kerusakan - karena cairan pendingin berada di bawah tekanan, bahkan kerusakan kecil pada sistem pendingin seperti lubang peluru kaliber senapan, akan menyebabkan cairan menyembur keluar dengan cepat. lubang. Sejauh ini, kegagalan sistem pendingin merupakan penyebab utama kegagalan mesin.
Meskipun lebih sulit untuk membangun radiator pesawat yang mampu menampung uap, hal ini bukan berarti tidak mungkin. Persyaratan utamanya adalah menyediakan sistem yang mengembunkan uap kembali menjadi cairan sebelum mengalirkannya kembali ke pompa dan menyelesaikan putaran pendinginan. Sistem seperti ini dapat memanfaatkan panas spesifik penguapan, yang dalam kasus air adalah lima kali kapasitas panas spesifik dalam bentuk cair. Keuntungan tambahan dapat diperoleh dengan membiarkan uap menjadi sangat panas. Sistem seperti itu, yang dikenal sebagai pendingin evaporatif, menjadi topik penelitian besar pada tahun 1930an.
Pertimbangkan dua sistem pendingin yang serupa, beroperasi pada suhu udara sekitar 20 °C. Desain serba cair dapat beroperasi antara 30 °C dan 90 °C, menawarkan perbedaan suhu 60 °C untuk menghilangkan panas. Sistem pendingin evaporatif dapat beroperasi antara 80 °C dan 110 °C. Sekilas perbedaan suhu ini tampak jauh lebih kecil, namun analisis ini mengabaikan besarnya jumlah energi panas yang diserap selama pembentukan uap, setara dengan 500 °C. Akibatnya, versi evaporatif beroperasi antara 80 °C dan 560 °C, perbedaan suhu efektif 480 °C. Sistem seperti ini bisa efektif bahkan dengan jumlah air yang jauh lebih sedikit.
Kelemahan dari sistem pendingin evaporatif adalah luas kondensor yang diperlukan untuk mendinginkan uap kembali di bawah titik didih. Karena massa jenis uap jauh lebih kecil daripada air, diperlukan luas permukaan yang lebih besar untuk menyediakan aliran udara yang cukup untuk mendinginkan uap kembali. Desain Rolls-Royce Goshawk tahun 1933 menggunakan kondensor mirip radiator konvensional dan desain ini terbukti menimbulkan masalah drag yang serius. Di Jerman, Günter bersaudara mengembangkan desain alternatif yang menggabungkan pendinginan evaporatif dan radiator permukaan yang tersebar di seluruh sayap pesawat, badan pesawat, dan bahkan kemudi. Beberapa pesawat dibuat menggunakan desain mereka dan mencetak banyak rekor kinerja, terutama Heinkel He 119 dan Heinkel He 100. Namun, sistem ini memerlukan banyak pompa untuk mengembalikan cairan dari radiator yang tersebar dan terbukti sangat sulit untuk tetap berjalan dengan baik. , dan jauh lebih rentan terhadap kerusakan pertempuran. Upaya untuk mengembangkan sistem ini umumnya telah ditinggalkan pada tahun 1940. Kebutuhan akan pendinginan evaporatif segera ditiadakan dengan tersedianya pendingin berbasis etilen glikol, yang memiliki panas spesifik lebih rendah, namun titik didih jauh lebih tinggi daripada air.
Radiator pesawat yang terdapat dalam saluran memanaskan udara yang melewatinya, menyebabkan udara mengembang dan menambah kecepatan. Hal ini disebut efek Meredith, dan pesawat piston berperforma tinggi dengan radiator tarikan rendah yang dirancang dengan baik (terutama P-51 Mustang) memperoleh daya dorong darinya. Daya dorongnya cukup signifikan untuk mengimbangi hambatan saluran tempat radiator berada dan memungkinkan pesawat mencapai hambatan pendinginan nol. Pada satu titik, bahkan ada rencana untuk melengkapi Supermarine Spitfire dengan afterburner, dengan menyuntikkan bahan bakar ke saluran pembuangan setelah radiator dan menyalakannya. Afterburning dicapai dengan menginjeksikan bahan bakar tambahan ke dalam mesin di bagian hilir siklus pembakaran utama.
