اصول طراحی مایع خنک کننده موتور بر اساس رشته های متعددی مانند ترمودینامیک، علم مواد و مهندسی شیمی است. هدف آن ایجاد یک راه حل جامع است که به انتقال حرارت کارآمد، خواص فیزیکوشیمیایی پایدار، و حفاظت از اجزای سیستم دست می یابد و نیازهای اتلاف حرارت موتورهای احتراق داخلی را تحت شرایط عملیاتی و محیط های مختلف محیطی برطرف می کند. اساساً شامل انتخاب منطقی یک سیال پایه و فرمولبندی افزودنیهای کاربردی است تا اطمینان حاصل شود که خنککننده الزامات انتقال حرارت را برآورده میکند و در عین حال دارای ویژگیهای کلیدی مانند ضد یخ، ضد{2}}ضد جوش، ضد خوردگی، ضد جرمگیری و پایداری طولانی مدت است. این تضمین می کند که موتور دمای عملیاتی بهینه و یکپارچگی ساختاری را در تمام طول عمر خود حفظ می کند.
اولین مرحله در طراحی، تعیین سیستم سیال پایه است. سیالات پایه رایج عبارتند از آب دیونیزه، اتیلن گلیکول، پروپیلن گلیکول و مشتقات آنها. آب دارای ظرفیت گرمایی ویژه و رسانایی حرارتی عالی است که آن را به یک رسانای خوب گرما تبدیل می کند. با این حال، نقطه انجماد بالا و نقطه جوش پایین آن، آن را برای مدیریت هر دو محیط سرد و دمای بالا به تنهایی نامناسب می کند. اتیلن گلیکول و پروپیلن گلیکول با آب قابل اختلاط هستند. با تنظیم نسبت اختلاط، نقطه انجماد را می توان به میزان قابل توجهی کاهش داد و نقطه جوش را افزایش داد، و به مایع خنک کننده اجازه می دهد در یک فاز مایع در محدوده دمایی وسیعی از -40 درجه تا 120 درجه یا حتی بیشتر باقی بماند، و از مدیریت حرارتی پایدار در شرایط آب و هوایی شدید و شرایط بار{{9} بالا اطمینان حاصل شود. انتخاب سیال پایه مستلزم یک مبادله{10} بین راندمان انتقال حرارت، سیالیت در دمای پایین، سمیت و خواص محیطی است.
مرحله دوم، ساختن یک سیستم افزودنی کاربردی است که هسته اصلی دستیابی به حفاظت چند منظوره برای خنک کننده است. عملکرد ضد یخ و ضد جوش نه تنها به نسبت سیال پایه بلکه به کنترل تلفات تبخیر و پایداری حرارتی بستگی دارد که از طریق آنتی اکسیدان ها و تثبیت کننده های حرارتی حاصل می شود. مقاومت در برابر خوردگی بسیار پیچیده است. سیستم های خنک کننده حاوی فلزات مختلفی مانند آلومینیوم، مس، فولاد، چدن و لحیم هستند که مستعد خوردگی الکتروشیمیایی هستند. بازدارندههای خوردگی مانند کربوکسیلاتهای آلی، نیتراتها و سیلیکاتها باید در طراحی وارد شوند. اینها می توانند یک لایه محافظ متراکم بر روی سطح فلز تشکیل دهند و واکنش های آندی و کاتدی را مهار کرده و به محافظت همزمان از چندین فلز دست یابند. طراحی پیشگیری از رسوب بر بازدارندهها و پخشکنندههای رسوب تکیه دارد تا از تشکیل رسوب سخت یونهای کلسیم و منیزیم در آب جلوگیری کند و ذرات ریز را معلق نگه دارد و از رسوب و گرفتگی رادیاتورها و لولهها جلوگیری کند.
مرحله سوم این است که سازگاری سیستم و طول عمر را در نظر بگیرید. مایع خنک کننده باید ویسکوزیته پایدار را تحت عمل برشی پمپ حفظ کند تا از تأثیرگذاری بر سرعت جریان گردش جلوگیری کند. باید با مهر و موم های لاستیکی و پلاستیکی سازگار باشد، بدون ایجاد تورم یا شکنندگی. و برای جلوگیری از خوردگی تسریع شده در اثر اسیدی شدن باید محدوده PH کمی قلیایی را در طول عملیات طولانی مدت حفظ کند. خنک کننده های طولانی-با بهینه سازی نرخ مصرف بازدارنده های خوردگی و سیستم های آنتی اکسیدانی، چرخه های تعویض را افزایش داده و هزینه های نگهداری و تخلیه زباله را کاهش می دهند.
حفاظت از محیط زیست و ایمنی نیز از عوامل مهم در طراحی مدرن هستند. سیالات و مواد افزودنی با سمیت کم-زیست تخریب پذیر، به تدریج جایگزین اجزای سنتی بسیار سمی می شوند تا آسیب به محیط زیست و سلامت انسان را کاهش دهند و مقررات گسیل و بازیافت را به طور فزاینده ای رعایت کنند.
به طور کلی، اصل طراحی مایع خنککننده موتور مبتنی بر عملکرد انتقال حرارت، استفاده جامع از اصلاح سیال پایه، اثر هم افزایی مواد افزودنی چند جزئی و ملاحظات سازگاری سیستم برای دستیابی به یکپارچگی سیستمی از اهدافی مانند ضد یخ، ضد-ضدجوش، ضد-زنگزدگی، ضد زنگ زدگی، عملکردهای ضد زنگ زدگی، ضد زنگزدگی، ضد زنگزدگی و ضد زنگزدگی در سیستم است. این اصل توسعه فرمول و تأیید عملکرد را راهنمایی میکند و خنککننده را قادر میسازد تا مدیریت حرارتی قابل اعتمادی را برای موتور تحت شرایط کاری متفاوت ارائه دهد.
