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 et surtout de « points chauds », 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 afin que l’échange thermique soit le plus efficace possible ;
• Avec la meilleure répartition autour de la (les) source(s) afin d’éviter tout point chaud ;
• Avec le plus de contact possible avec la pièce à chauffer afin d'optimiser l'échange thermique.

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, 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. Pour assurer un bon transfert d'énergie avec le bloc-moteur, 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 refroidissement de manière à placer la zone à refroidir dans le flux du liquide de refroidissement.

On utilise 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, par l'adjonction d'un antigel, composé par exemple d'éthylène glycol, de glycérol, de méthanol ou d’isopropanol. On peut ainsi utiliser de l'azote liquide. Cependant, certains matériaux en contact peuvent ainsi se fragiliser. D'autre part, l'azote liquide 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.

Articles connexes

• Refroidissement liquide
• Refroidissement à eau
• Refroidissement à azote liquide
• Eau de refroidissement des centrales thermiques