CN113522205A - 一种农用新能源气体肥装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农用新能源气体肥装置，包括罐体、抽风机、散热管、吸热管、光伏发电板组件、供电单元和控制单元；所述罐体的内部设有加热腔、负压腔和制氮腔，且加热腔、负压腔和制氮腔从下往上依次连通；所述负压腔内设有气压传感器；所述散热管固定安装于所述加热腔中，且吸热管与散热管连通并形成循环管路；所述吸热管与散热管之间设有循环风机；所述抽风机与所述负压腔连通，所述制氮腔设有放电组件和导流板；所述光伏发电板组件固定连接于罐体的上方，所述供电单元和控制单元位于光伏发电板组件与罐体之间，光伏发电板组件与所述供电单元电连接。本发明减少了电能的消耗，提高对自然资源的利用率。

Description

一种农用新能源气体肥装置
技术领域
本发明涉及农用设施领域，具体涉及一种农用新能源气体肥装置。
背景技术
众所周知的是雷雨季节有利于农作物的生产，其原因在于每逢闪电打雷，云团中放电火花如树枝状，造成天空中大量的氮气和氧气燃烧，化合产生二氧化氮。二氧化氮快速溶解在雨水里，形成所谓的硝酸，最后随着雨水降到大地，渗进土壤里，最终变成硝酸盐，形成农作物生长最好的天然肥料。
根据上述原理，现已有人工模拟打雷制造氮肥的装置，其主要包括蒸汽发生器和放电室，蒸汽发生器产生的水蒸气通入放电室内，在放电室内通入电流模拟闪电，从而制造出硝酸流入土壤中当作肥料。其中蒸汽发生器是通过加热水并使水温达到100℃以产生大量的蒸汽，但加热水至100℃所需要的电能消耗大，制造氮肥的成本高，效率低，存在得不偿失的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，以减少电能的消耗，提高对自然资源的利用率。本发明提供一种农用新能源气体肥装置，包括罐体、抽风机、散热管、吸热管、光伏发电板组件、供电单元和控制单元；所述罐体的内部设有加热腔、负压腔和制氮腔，且加热腔、负压腔和制氮腔从下往上依次连通；所述负压腔内设有气压传感器；所述散热管固定安装于所述加热腔中，吸热管倾斜固定于地面，且吸热管与散热管连通并形成循环管路；所述吸热管与散热管之间设有用于加快循环管路内部气流循环的循环风机；
所述抽风机与所述负压腔连通，所述制氮腔设有放电组件和导流板；所述罐体的侧壁设有开口，所述导流板倾斜固定于放电组件的下方，且导流板的下边从所述开口伸出；所述开口处设有可向外单向打开的挡板，通过挡板密封于开口进而阻挡导流板上面的水外漏；
所述光伏发电板组件固定连接于罐体的上方，所述供电单元和控制单元位于光伏发电板组件与罐体之间，光伏发电板组件与所述供电单元电连接，所述控制单元分别与所述供电单元、抽风机、放电组件、循环风机和气压传感器电连接。
本发明的有益效果体现在：
制造氮肥的原理是：吸热管倾斜并朝向正南方，充分吸收光照，吸热管内部的气体吸收热量。控制单元使循环风机工作，热气体通过循环风机送入散热管中传递至罐体内的水，使得水温上升。热气体释放热量后回到吸热管再次吸热，由此重复以达到加热罐体内的水的作用。为了降低水的沸点，在加热过程中控制单元使抽风机向外排气，使得负压腔的气压降低，挡板吸附在开口处。气压传感器检测实时气压值，当负压腔中的气压低于设定值后，控制单元使抽风机停止。水温低于100℃也能沸腾以产生大量蒸汽，蒸汽进入制氮腔，控制单元使放电组件放电，水蒸气中的大量的氮气和氧气发生化学反应形成二氧化氮，二氧化氮溶于水滴里，形成所谓的硝酸，而水滴不断累积在导流板的上面。随着水蒸气不断产生，罐体内的气压升高，直至罐体内部气压大于等于外部气压，挡板打开，导流板上含有硝酸的水排出渗入土壤中，最终形成氮肥滋润农作物，一次制氮操作完成。控制单元倒计时一分钟，又使抽风机工作以使负压腔中的气压低于设定值，重复上述制氮操作，由此循环下去。光伏发电板组件将太阳能转化为电能，并将电能储存在供电单元中，整个过程所需要的电能由供电单元提供。而加热所需要的热量也是有太阳能转化而来，因此整个设备实际是依靠太阳能和空气能制造氮肥，减少了外部电能的消耗，提高对自然资源的利用率，同时制氮过程中不污染环境，不产生污染物。
优选地，所述放电组件包括放电极板和放电针；所述放电极板和放电针分别固定于制氮腔的两侧，且放电针与放电极板相对。
优选地，所述吸热管包括内管和外管；所述内管和外管之间通过卡子固定且内管和外管之间抽真空密封；所述内管的外表面设有吸热层。
优选地，所述外管的部分内表面或者部分外表面设有反光层，且反光层朝下。吸热层采用铝氮铝涂层，虽然大部分光线被内管吸收，但仍有部分光线穿透内管照射在反光层的反光面，反光面再将这部分光线反射回内管再次被吸收，相比现有的真空吸热管，热吸收率更高，加热效果更好。
优选地，所述吸热管的形状为多个“S”形首尾相连，且吸热管通过支架倾斜固定于地面上；所述吸热管的总长度是散热管的总长度的2-5倍。
优选地，所述散热管的两端与吸热管的两端分别通过保温管一一对应导通连接。
优选地，所述循环风机设有两个，两个循环风机均连通于所述保温管且两个循环风机的排风方向一致。
优选地，所述散热管固定安装于所述加热腔的中部，散热管沿着加热腔的轴向往复弯曲多次，且所有弯曲的散热管沿着周向均匀分布。
优选地，所述罐体的外表面覆盖隔热层，所述供电单元和控制单元固定于罐体的顶壁。供电单元和控制单元均位于光伏发电板组件的下面，避免阳光直射，起到了遮阳避雨的作用。
优选地，所述挡板的上边通过弹簧合页与开口的上边铰接，进而使挡板可往罐体外侧的斜上方摆动；所述开口与挡板之间设有密封胶垫。挡板本身可以通过弹簧合页的弹力顶在开口处，而负压腔中气压低于外部气压，通过大气压将挡板进一步顶紧在开口处，再结合密封胶垫，密封效果得以提升。当罐体内部的气压达到一定值后会克服外部气压和弹簧合页的弹力，从而将挡板自动打开，含有硝酸的水自动外排。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本实施例的结构示意图；
图2为本实施例中吸热管的结构示意图；
图3为图1中A-A的剖视图；
图4为本实施例中吸热管的断面图。
附图中，罐体1、抽风机2、散热管3、吸热管4、光伏发电板组件5、供电单元6、控制单元7、加热腔8、负压腔9、制氮腔10、气压传感器11、循环风机12、保温管13、内管14、外管15、卡子16、吸热层17、反光层18、导流板19、放电极板20、放电针21、挡板22、支架23。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1所示，本实施例提供了一种农用新能源气体肥装置，包括罐体1、抽风机2、散热管3、吸热管4、光伏发电板组件5、供电单元6和控制单元7。所述罐体1的内部设有加热腔8、负压腔9和制氮腔10，且加热腔8、负压腔9和制氮腔10从下往上依次连通，其中负压腔9内设有气压传感器11。光伏发电板组件5固定连接于罐体1的上方，所述供电单元6和控制单元7位于光伏发电板组件5与罐体1之间，进一步地，罐体1的外表面覆盖隔热层，所述供电单元6和控制单元7固定于罐体1的顶壁。供电单元6和控制单元7均位于光伏发电板组件5的下面，避免阳光直射，起到了遮阳避雨的作用。
散热管3固定安装于所述加热腔8中，吸热管4倾斜固定于地面，且吸热管4与散热管3连通并形成循环管路。所述吸热管4与散热管3之间设有用于加快循环管路内部气流循环的循环风机12，具体地，散热管3的两端与吸热管4的两端分别通过保温管13一一对应导通连接。所述循环风机12设有两个，两个循环风机12均连通于所述保温管13且两个循环风机12的排风方向一致。
如图2至图4所示，本实施例中吸热管4包括内管14和外管15；所述内管14和外管15之间通过卡子16固定且内管14和外管15之间抽真空密封；所述内管14的外表面设有吸热层17。外管15的部分内表面或者部分外表面设有反光层18，且反光层18朝下。吸热层17采用铝氮铝涂层，虽然大部分光线被内管14吸收，但仍有部分光线穿透内管14照射在反光层18的反光面，反光面再将这部分光线反射回内管14再次被吸收，相比现有的真空吸热管4，热吸收率更高，加热效果更好。吸热管4的形状为多个“S”形首尾相连，且吸热管4通过支架23倾斜固定于地面上；所述吸热管4的总长度是散热管3的总长度的2-5倍。本实施例中散热管3固定安装于所述加热腔8的中部，散热管3沿着加热腔8的轴向往复弯曲多次，且所有弯曲的散热管3沿着周向均匀分布。
抽风机2与所述负压腔9连通，所述制氮腔10设有放电组件和导流板19；所述罐体1的侧壁设有开口，所述导流板19倾斜固定于放电组件的下方，且导流板19的下边从所述开口伸出。其中放电组件包括放电极板20和放电针21；所述放电极板20和放电针21分别固定于制氮腔10的两侧，且放电针21与放电极板20相对。所述开口处设有可向外单向打开的挡板22，通过挡板22密封于开口进而阻挡导流板19上面的水外漏。具体地，所述挡板22的上边通过弹簧合页与开口的上边铰接，进而使挡板22可往罐体1外侧的斜上方摆动；所述开口与挡板22之间设有密封胶垫。挡板22本身可以通过弹簧合页的弹力顶在开口处，而负压腔9中气压低于外部气压，通过大气压将挡板22进一步顶紧在开口处，再结合密封胶垫，密封效果得以提升。当罐体1内部的气压达到一定值后会克服外部气压和弹簧合页的弹力，从而将挡板22自动打开，含有硝酸的水自动外排。
本实施例中控制单元7选用PLC或者单片机，供电单元6选用大容量锂电池。光伏发电板组件5与所述供电单元6电连接，所述控制单元7分别与所述供电单元6、抽风机2、放电组件、循环风机12和气压传感器11电连接。本实施例中控制单元7自动控制，无需人工操作，具体的自动控制过程是：吸热管4中的空气温度上升，控制单元7使循环风机12工作，加热腔8中填满水，热气体通过循环风机12送入散热管3中传递至罐体1内的水，使得水温上升。热气体释放热量后回到吸热管4再次吸热，由此重复以达到加热罐体1内的水的作用。为了降低水的沸点，在加热过程中控制单元7使抽风机2向外排气，使得负压腔9的气压降低，挡板22吸附在开口处。气压传感器11检测实时气压值，当负压腔9中的气压低于设定值后，控制单元7使抽风机2停止。水温低于100℃也能沸腾以产生大量蒸汽，蒸汽进入制氮腔10，控制单元7使放电组件放电，水蒸气中的大量的氮气和氧气发生化学反应形成二氧化氮，二氧化氮溶于水滴里，形成所谓的硝酸，而水滴不断累积在导流板19的上面。随着水蒸气不断产生，罐体1内的气压升高，直至罐体1内部气压大于等于外部气压，挡板22打开，导流板19上含有硝酸的水排出渗入土壤中，最终形成氮肥滋润农作物，一次制氮操作完成。控制单元7倒计时一分钟，又使抽风机2工作以使负压腔9中的气压低于设定值，重复上述制氮操作，由此循环下去。由于加热腔8中水不断蒸发，水位降低，为了保持制氮效率，加热腔8需要外接自动补水装置，只要有光照，整个设备将一直工作下去。整个设备实际是依靠太阳能和空气能制造氮肥，减少了外部电能的消耗，提高对自然资源的利用率，同时制氮过程中不污染环境，不产生污染物。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种农用新能源气体肥装置，其特征在于：包括罐体、抽风机、散热管、吸热管、光伏发电板组件、供电单元和控制单元；所述罐体的内部设有加热腔、负压腔和制氮腔，且加热腔、负压腔和制氮腔从下往上依次连通；所述负压腔内设有气压传感器；所述散热管固定安装于所述加热腔中，吸热管倾斜固定于地面，且吸热管与散热管连通并形成循环管路；所述吸热管与散热管之间设有用于加快循环管路内部气流循环的循环风机；
所述抽风机与所述负压腔连通，所述制氮腔设有放电组件和导流板；所述罐体的侧壁设有开口，所述导流板倾斜固定于放电组件的下方，且导流板的下边从所述开口伸出；所述开口处设有可向外单向打开的挡板，通过挡板密封于开口进而阻挡导流板上面的水外漏；
所述光伏发电板组件固定连接于罐体的上方，所述供电单元和控制单元位于光伏发电板组件与罐体之间，光伏发电板组件与所述供电单元电连接，所述控制单元分别与所述供电单元、抽风机、放电组件、循环风机和气压传感器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种农用新能源气体肥装置，其特征在于：所述放电组件包括放电极板和放电针；所述放电极板和放电针分别固定于制氮腔的两侧，且放电针与放电极板相对。
3.根据权利要求1所述的一种农用新能源气体肥装置，其特征在于：所述吸热管包括内管和外管；所述内管和外管之间通过卡子固定且内管和外管之间抽真空密封；所述内管的外表面设有吸热层。
4.根据权利要求3所述的一种农用新能源气体肥装置，其特征在于：所述外管的部分内表面或者部分外表面设有反光层，且反光层朝下。
5.根据权利要求1所述的一种农用新能源气体肥装置，其特征在于：所述吸热管的形状为多个“S”形首尾相连，且吸热管通过支架倾斜固定于地面上；所述吸热管的总长度是散热管的总长度的2-5倍。
6.根据权利要求1所述的一种农用新能源气体肥装置，其特征在于：所述散热管的两端与吸热管的两端分别通过保温管一一对应导通连接。
7.根据权利要求6所述的一种农用新能源气体肥装置，其特征在于：所述循环风机设有两个，两个循环风机均连通于所述保温管且两个循环风机的排风方向一致。
8.根据权利要求1所述的一种农用新能源气体肥装置，其特征在于：所述散热管固定安装于所述加热腔的中部，散热管沿着加热腔的轴向往复弯曲多次，且所有弯曲的散热管沿着周向均匀分布。
9.根据权利要求1所述的一种农用新能源气体肥装置，其特征在于：所述罐体的外表面覆盖隔热层，所述供电单元和控制单元固定于罐体的顶壁。
10.根据权利要求1所述的一种农用新能源气体肥装置，其特征在于：所述挡板的上边通过弹簧合页与开口的上边铰接，进而使挡板可往罐体外侧的斜上方摆动；所述开口与挡板之间设有密封胶垫。
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