Liquide de refroidissement

Schéma d'un circuit de refroidissement

Le liquide de refroidissement est un liquide caloporteur utilisé, dans un circuit généralement fermé, dans le but d'évacuer des calories d'un système qui en produit plus qu'il ne peut en évacuer naturellement (ex. : réaction exothermique forte). Souvent, il s'agit d'eau avec un additif comme l'éthylène glycol ou le propylène glycol permettant d'augmenter la température d'ébullition et/ou d'augmenter sa résistance au gel. Ces additifs souvent indispensables nuisent parfois aux capacités calorifiques du fluide.

Le liquide de refroidissement présente une solution efficace à un problème récurrent, aussi bien en mécanique, qu'en électronique : la création indésirable de chaleur pouvant endommager le système.

Principe d'utilisation

Typiquement, le liquide suit un parcours ouvert, à travers la partie dont on veut extraire la chaleur (la chaleur est captée), puis à travers la partie du circuit qui sert au refroidissement (l'énergie est dissipée). Lors de son passage dans la zone à refroidir, le liquide doit passer :

• Au plus proche de la source de chaleur, l'air devient plus chaud.
• Avec la meilleure répartition autour de la (les) source(s),
• Avec le plus de contact possible avec la pièce à chauffer.

L'évacuation des calories peut se faire dans un simple réservoir dont la contenance est suffisamment importante pour ne pas subir d'augmentation de chaleur trop importante.

Mais elle peut se faire aussi par le passage du liquide dans un élément radiateur offrant le maximum de contact à l'air ou tout autre milieu ambiant, il s'agit d'un échangeur de chaleur. Dans le cas où l'un des deux fluides de l'échangeur est de l'air, la mise en place d'une circulation forcée (un ventilateur) permet d'augmenter les capacités d'échange et donc de refroidissement.

La circulation du liquide dans le circuit peut se faire naturellement (le liquide chaud provoque la surpression : on dit alors qu'il y a convection naturelle) ; mais, en général, elle est forcée par l'intermédiaire d'une pompe ou par le phénomène de thermosiphon. Le chauffage central à eau chaude utilise le même principe.

Contextes d'utilisation

Le cas d'utilisation le plus populaire de l'appellation de liquide de refroidissement est le moteur thermique. Dans ce cas, des alésages en chicanes de faibles dimensions (pour un maximum de contact) sont réalisés de manière régulière autour des cylindres. Ces alésages sont ensuite reliés au circuit de manière à placer la zone de refroidissement la plus proche possible de la sortie de la zone à refroidir.

On utilise cependant cette technique dans beaucoup d'autres contextes, en mécanique comme en électronique, par exemple pour certains processeurs informatiques, par exemple pour les PowerMac G5.

Pour atteindre des températures négatives

Le liquide de refroidissement peut permettre également d'atteindre, par conduction, des températures négatives. On peut ainsi utiliser de l'azote liquide ou de l'éthanol (liste non exhaustive). Cependant, certains matériaux en contact peuvent ainsi se fragiliser. D'autre part, l'azote liquide, cité plus haut, se liquéfiant à −195,8 °C, il est préférable d'anticiper sa forte évaporation à température ambiante. Ce type de liquide de refroidissement peut également servir à compenser une réaction exothermique.