Эффективная система охлаждения питательного раствора на базе адсорбционной холодильной машины в гидропонных технологиях тепличных хозяйств

Обоснование. Эффективность сельскохозяйственного производства напрямую зависит от правильного увлажнения почвы. Питательный раствор, используемый для увлажнения, должен иметь оптимальную температуру (19–24°С), обеспечивающую достаточно высокое содержание кислорода в растворе и в целом благоприятный климатический режим для растений. Особое значение температура питательного раствора имеет в странах и регионах с сухим и жарким климатом, где основной задачей становится охлаждение почвы при увлажнении. На охлаждение питательного раствора тратится большое количество ресурсов, что существенно повышает себестоимость продукции.

Цель работы — разработка эффективной, экономичной и достаточно универсальной системы охлаждения питательного раствора для тепличного растениеводства.

Методы. Методом решения задачи выбрано использование для охлаждения усовершенствованной адсорбционной холодильной машины (АдХМ), работающей на вторичных и бросовых источниках тепла, а также — ряда инноваций в ранее разработанные тепловые агрегаты.

Результаты. Использованиев качестве холодильного агента метилового спирта (метанол) дало возможность снизить температуру греющего источника до 60–75°С и, таким образом, существенно вариативность использования АдХМ и сделать её более независимой от поставщиков энергии. В качестве адсорбента в холодильной машине использован упрочненный активированный уголь. Эти усовершенствования позволили увеличить производительность машины в два раза (при одинаковых габаритах адсорберов) и получать значительно более низкую температуру кипения в испарителе (-5°С…-2°С) по сравнению с имеющимися коммерческими аналогами (например, АдХМ фирмы SorTechAG (Германия)).

С целью интенсификации процесса охлаждения питательного раствора модернизированы некоторые конструкции охладителей. Разработана компактная и высокоэффективная конструкция охладителя гидропонного раствора, в котором применены тепловые трубки (двухфазные термосифоны). Применение в охладителе гидропонного раствора тепловых трубок позволяет увеличить количество передаваемого тепла в несколько раз. В конструкции охладителя раствора предусмотрена рециркуляция раствора или его перемешивание винтовой мешалкой, что значительно увеличивает коэффициент теплопередачи при охлаждении раствора.

Заключение. Разработана высокоэффективная система охлаждения питательного раствора в гидропонных технологиях с применением холодильной машины адсорбционного типа, в которой холодильным агентом является метиловый спирт, а в качестве адсорбента использован активированный уголь. За счет использования вторичных и достаточно низкопотенциальных тепловых источников достигается значительная экономия электроэнергии.