Спосіб обігріву ґрунту водонаповненими оболонками-рукавами

Реферат: UA 90849 U UA 90849 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Пропонована корисна модель належить до галузі сільського господарства і може бути використана для регулювання теплового режиму ґрунту і приземного шару повітря при вирощуванні сільськогосподарських культур на утепленому ґрунті, в парниках і теплицях. Відомий пристрій для обігріву захищеного ґрунту, що складається із системи підвідних і відвідних трубопроводів, з'єднаних між собою дренажним шаром, який гідроізольований синтетичною плівкою. Теплоносій прокачується по дренажному шару [1]. Недолік пристрою високі матеріальні витрати і недостатнє нагрівання приземного шару повітря із-за значного термічного опору ґрунту. Відомий спосіб внутрішньоґрунтового обігріву ґрунту мережею трубопроводів, розташованих у його кореневмісному шарі, по яких постійно прокачують теплу воду [2]. Недоліком трубопровідних систем, розташованих в ґрунті, є також недостатнє прогрівання приземного шару повітря, що викликано значним термічним опором ґрунту і низькою передачею теплоти від труб у повітря через ґрунт. Найближчим аналогом способу, що заявляється, є поверхневий спосіб обігріву ґрунту шаром теплої води, що рухається по поверхні ґрунту між рослинами в оболонках-рукавах, розташованих на поверхні ґрунту. Для його реалізації відомі пристрої для обігріву ґрунту теплою водою, які виконані у вигляді плоских тонкостінних гнучких оболонок із гуми або іншого міцного плівкового матеріалу, які забезпечені каналами для теплоносія і наскрізними отворами для висадки рослин [3]. Оболонки розміщують на поверхні ґрунту, а рослини висаджують в отвори в них. По оболонках постійно подають теплу воду, наприклад скидну теплу воду промислових підприємств з температурою 20-30 °C, яка нагріває ґрунт і приземний шар повітря. Недоліком таких оболонок та способу обігріву ними є їх низька експлуатаційна надійність і незначна корисна площа для розміщення рослин. Збільшення розмірів отворів, у яких розміщені рослини, не вирішує цей недолік, а тільки зменшує експлуатаційну надійність оболонок. При пошкодженні оболонки та порушенні її герметичності, важко, а то і неможливо замінити оболонку на нову без значного пошкодження рослин. Недоліком вказаних плоских оболонок та способу обігріву ґрунту з їх використанням є також неможливість регулювання теплового режиму ґрунту і приземного шару повітря біля рослин, збільшуючи чи зменшуючи величини теплових потоків в ґрунт чи в повітря від оболонок. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу поверхневого обігріву ґрунту водонаповненими оболонками-рукавами шляхом надання йому властивостей періодично змінювати величини потоків тепла в ґрунт і в повітря. Поставлена задача досягається керованою автоматичною зміною геометрії форми всіх оболонок-рукавів, що забезпечує зміну величини поверхні їхнього контакту з ґрунтом і повітрям у бік збільшення чи зменшення і надає можливість таким чином автоматичного регулювання потоками тепла в ґрунт та повітря, тобто скеровано перерозподіляти ці потоки в середовищі проживання рослин. Поставлена задача вирішується тим, що в способі обігріву ґрунту водонаповненими оболонками-рукавами, що включає розміщення на поверхні ґрунту теплообмінників у формі оболонок-рукавів, виконаних із тонкостінного плівкового матеріалу, та прокачування по них теплої води, нагрівання виконують оболонками-рукавами у формі трубопроводів, в процесі нагрівання якими періодично змінюють тиск циркулюючої в них води від мінімального робочого значення до максимального робочого значення і навпаки, та одержують необхідну форму поперечного перерізу оболонок від форми круга до форми еліпсу і щілини. При цьому сусідні оболонки-рукави розміщують так, що у формі щілини вони дотикаються одна до одної і закривають всю поверхню ґрунту, чим досягається можливість максимального нагрівання ґрунту. У формі круга оболонки мають мінімальний контакт з ґрунтом і більшість теплового потоку спрямовується в повітря. Суть пропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 схематично показано можливу зміну перерізу трубопровідної оболонки із тонкостінної плівки під дією зміни тиску води в ній від форми повного кругу до форми еліпсу та щілини, а на фіг. 2 - показано розташування трубопровідних оболонок-рукавів на ґрунті під плівковим тунельним укриттям. Можливість регулювання тепловими потоками досягається тим, що при максимальному робочому тиску води в оболонці вона набуває в перерізі форму круга 1, при зменшенні тиску (зменшенні напору води) вона під вагою води в ній починає сплющуватись, набуває у перерізі форму еліпсу 2, а при подальшому зменшенні тиску води (напору) набуває форму щілини 3. При цьому пропускна спроможність оболонки транспортувати теплоносій - воду - залишається достатньою для його пропуску навіть на горизонтальній площині. 1 UA 90849 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Робочою відстанню між сусідніми оболонками вважається відстань L, коли вони знаходяться у формі круга (фіг. 1). Ця відстань встановлюється із розрахунку, що коли оболонки набувають форму щілини шириною l та товщиною hmin (товщиною біля 2 см), то ці оболонки повинні дотикатися одна до одної або між ними залишається невелика відстань Z на ширину товщини стебла рослини (0,3-0,5 см). Робоча відстань між оболонками залежить від прийнятого умовного діаметра оболонки - d, який визначає максимальну і мінімальну висоту оболонки. При максимальному напорі води, який повинен бути більший за діаметр оболонки, висота оболонки дорівнює її діаметру, а при мінімальному - складає біля 2,0 см. Для використання рекомендуються оболонки з умовним діаметром 90-100 мм, які виготовлено з плівки товщиною 0,1-0,2 мікрона. Відстань L розраховують орієнтовно як: L = (1,7-1,8)d. Наприклад, для оболонок діаметром 100 мм, ця відстань буде складати 170-180 мм. Ряди рослин можна висаджувати або між сусідніми оболонками, або через дві-три оболонки. Пропонований спосіб обігріву ґрунту за допомогою трубопровідних оболонок-рукавів із тонкостінних плівкових матеріалів здійснюють таким чином. На поверхні ґрунту (див. фіг. 2) розкладають трубопровідні оболонки-рукави 1 без води одна біля одної так, щоби вони були дотичні між собою, далі подають у оболонки теплоносій - теплу воду - і піднімають тиск до робочого максимального значення. Оболонки 1 набувають форму круга, між ними з'являється відстань і відкривається смужки ґрунту, у який можна провести посів насіння або посадку розсади 2. Тиск води в рукавах зменшують до мінімального робочого значення, рукави сплющуються і закривають всю поверхню ґрунту 5. При цьому максимально потік тепла від оболонок-нагрівачів спрямовується в ґрунт 5 за рахунок максимального контакту оболонки з ним. Ґрунт залишають відкритим або закривають додатково тунельним плівковим укриттям 3. Після проростання насіння і виходу ростків рослин 2 на поверхню ґрунту тиск води в оболонках 1 збільшують до набуття форми еліпсу і перерозподіляють частину теплового потоку, що був спрямований до того в ґрунт 5, в повітря 4 за рахунок підняття оболонок над ґрунтом 5. В подальшому, по мірі розвитку надземної частини рослини, тиск (напір) води в оболонках ще збільшують до набуття оболонками форми повного круга. При цьому площа контакту поверхні оболонок з повітрям стає максимальною, а з ґрунтом мінімальною і, відповідно, збільшується до максимального значення потік тепла від оболонок-рукавів у приземне повітря для кращого обігріву повітряного простору біля рослин. Для набуття оболонками форми круга напір води в них повинен перевищувати їх діаметр у 1,5-2,0 рази. Пропонований спосіб обігріву ґрунту оболонками-рукавами забезпечує можливість управляти тепловими потоками від оболонок-рукавів і збільшувати чи зменшувати ці потоки в ґрунт і приземний шар повітря. Джерело інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР № 257209, А01G 9/24, 1969 р. 2. Кузьмич П.К., Ковалев С.В., Востриков В.П. Подпочвенные системы охлаждения циркуляционных вод электростанций в открытом грунте. Сб. научных трудов "Гидропроекта". Вып. 116. - С. 69-76. 3. Авторське свідоцтво СРСР № 528849, А01G 9/24, 1976 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 1. Спосіб обігріву ґрунту водонаповненими оболонками-рукавами, що включає розміщення на поверхні ґрунту теплообмінників у формі оболонок-рукавів, виконаних із тонкостінного плівкового матеріалу, та прокачування по них теплої води, який відрізняється тим, що нагрівання виконують оболонками у формі трубопроводів, у процесі нагрівання періодично змінюють тиск циркулюючої в них води від мінімального до максимального значення і навпаки та одержують необхідну форму поперечного перерізу оболонок від форми круга до форми еліпсу і щілини. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що сусідні оболонки-рукави розміщують так, що у формі щілини вони дотикаються одна до одної і закривають всю поверхню ґрунту. 2 UA 90849 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3