С развитием технологий обработки металлов работы велись в основном в области холодильного компрессоростроения — широкое применение получили спиральные компрессоры. Также усложнялись и совершенствовались системы автоматического управления холодильных машин (ХМ), в т.ч. с применением энергосберегающих алгоритмов. Однако существует еще один способ повышения эффективности— увеличение теплообменной поверхности конденсатора ХМ. В этом случае встает вопрос о массогабаритных характеристиках конденсатора и его цене: быстрый рост стоимости цветных металлов, в частности меди, делает такой способ довольно дорогостоящим при попытке найти «лобовое» решение. Альтернативным методом может явиться применение алюминиевого микроканального теплообменника (ТО) в качестве конденсатора ХМ. ТО такого типа получили широкое распространение в автомобильной промышленности и аэрокосмической отрасли, прежде всего за счет своих уникальных массо-габаритных характеристик: габариты отсека для размещения агрегата зачастую жестко лимитированы, кроме того, увеличение его массы ведет к перерасходу топлива. Конденсатор автомобильного кондиционера, как правило, располагается непосредственно за передней решеткой и подвержен как механическому воздействию, так и влиянию агрессивных сред, а микроканальные ТО обладают механической и коррозионной стойкостью. Поэтому с конца 80-х гг. прошлого века ТО данного типа широко применяются в автомобилестроении и на сегодняшний день до 75% автомобильных кондиционеров оснащаются микроканальными ТО. ТО такого типа нашли применение при производстве компрессорно-конденсаторных агрегатов авторефрижераторов (рис. 1) и при производстве бытовых сплит-систем, а также и ХМ большой производительности. Например, компания Lennox выпустила опытный образец XM (Concept Chiller) с производительностью 240 кВт, построенный на спиральныхкомпрессорах (R410A), а Carrier (рис. 2) освоил выпуск ряда чиллеров (Aquaforce) с номинальной холодопроизводительностью — до 1700 кВт (R134a). Рассмотрим подробнее конструкцию микроканального ТО.ТО состоит из трех основных элементов: пластин с каналами, полученными методом экструдирования, ребер между ними и двух коллекторов. Между трубами с хладагентом (ХА) расположены ребра, спрофилированные для увеличения теплопередачи. Труба для ХА — плоская с множеством параллельных микроканалов (рис. 3). При этом необходимо заметить, что толщина пластины с каналами составляет всего 1,3 мм, а диаметр канала— 0,79 мм. Таким образом, достигается максимально развитая теплобменная поверхность при небольшом габарите изделия. Пайка ТО производится в печи с азотной средой (рис. 4), что повышает надежность аппарата из-за сокращения числа операций (в традиционных медно-алюминиевых ТО — 200–300 соединений, спаянных вручную). ТО (двухходовой) разделен на две части: при первом ходе происходит снятие перегрева нагнетаемого газа и его конденсация (рис. 5).Во второй части происходит переохлаждение полученной жидкости. За счет малого диаметра каналов ТО имеет превосходные характеристики теплообмена со стороны ХА, при этом гидравлическое сопротивление сравнимо с классическим ТО. Со стороны воздуха теплообмен оптимизирован, благодаря увеличенной поверхности оребрения по сравнению с трубчаторебристым ТО; и, наконец, за счет паяного соединения снижено температурное сопротивление теплопередаче между ребром и трубой (в классическом ТО применяется механическое соединение «ребро–труба»). Применение микроканальной технологии улучшает эксплуатационные характеристики ТО и установки в целом по сравнению со стандартными ТО с медными трубами и алюминиевыми ребрами: ? габариты на 25% меньше за счет более развитой теплообменной поверхности; ? по тем же причинам норма заправки фреоном снижается на 20–40%; ? коррозионная стойкость в 3,5 раза выше из-за монометаллической конструкции и отсутствия гальванической коррозии; ? снижение массы ТО на 50%; ? увеличение механической прочности. Таким образом, облегчается эксплуатация данного вида ТО: устойчивость к механическим повреждениям позволяет осуществлять чистку теплообменной поверхности струей воды под давлением до 70 бар (для сравнения: трубчато-ребристый ТО позволяет осуществлять чистку струей под давлением не более 3 бар), что улучшает качество очистки. Норма заправки также играет свою роль. Например, емкость фреонового контура ХМ Carrier 30XA (производительность 1700 кВт) составляет менее 300 кг, тогда как в аналогах с классическими ТО заряд более 300 кг фреона, поэтому по нормам эксплуатации ХМ периодичность проверки герметичности холодильного контура— два раза в течение года (сокращается в два раза). Таким образом, проверки могут быть совмещены с сезонным запуском и консервацией ХМ. Трудно представить работу микроканальных ТО в качестве испарителя. Попытки сделать алюминиевые пластинчато-ребристые воздухоохладители уже осуществляются. Внешне они напоминают пластинчато-ребристые ТО типа «воздух–воздух» (рис. 6). Габариты таких ТО меньше, чем у классических, но масса их велика из-за наличия дополнительных элементов жесткости для полостей с ХА. Проблемы возникают с распределением кипящей жидкости внутри ТО. Но проблема должна быть решена, т.к.решили же ее в пластинчатых испарителях с помощью распределителей (дистрибьютеров).Также имеется проблема и с «захлебыванием» ТО от конденсата воды на внешней поверхности. Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха около 50 Вт/(м2 •К) при скорости воздуха 4,5 м/с. Таким образом, наблюдается серьезное наступление высокоэффективных компактных ТО в кондиционировании и холодильной технике по следующим причинам: ? применение более дешевого материала; ? уменьшение габаритов и массы; ? замена устаревшей технологии пайки на современную, обеспечивающую плотный контакт в соединении «труба–ламель» и сокращающую влияние человеческого фактора.