RU2038007C1

RU2038007C1 - Apparatus for preparation and delivery of nutrient solution

Info

Publication number: RU2038007C1
Application number: SU925028691A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Леонидович Синяков; Леонид Степанович Герасимович; Леонид Александрович Липницкий; Валентин Семенович Тарасенко; Евгений Викторович Сдобин; Виктор Андреевич Коротинский
Original assignee: Белорусский аграрный технический университет
Priority date: 1992-02-24
Filing date: 1992-02-24
Publication date: 1995-06-27

Abstract

FIELD: agriculture. SUBSTANCE: solution-preparing apparatus comprises tanks for mother liquors, main and additional mixing containers, pump, filters, pressure tank, distributing manifold. The novelty in the design of the solution-preparing apparatus lies in the provision of a heat exchanger and moistener which are positioned in a trench, in a layer of sand, and heat-insulated from the ambient medium. The heat exchanger is connected to the outlet of the pressure tank and the manifold inlet while the moistener, to the cold water supply system. EFFECT: higher efficiency of the solution-preparing apparatus achieved by stabilizing the temperature of the nutrient solution. 1 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к гидропонному оборудованию. The invention relates to agriculture, namely to hydroponic equipment.

Известен растворный узел для приготовления и подачи питательного раствора (Технология выращивания овощных культур на торфяных и минераловатных субстратах (малообъемная гидропоника). М. Агропромиздат, 1988. с. 25-26). Known mortar site for the preparation and supply of a nutrient solution (Technology for growing vegetables on peat and mineral wool substrates (low-volume hydroponics). M. Agropromizdat, 1988. S. 25-26).

Недостатками известного узла являются пониженные эффективность и надежность работы. The disadvantages of the known site are reduced efficiency and reliability.

Ближайшим по технической сущности к заявляемому растворному узлу является растворный узел по патенту на заявку N 4933908/15. Closest to the technical nature of the claimed mortar site is the mortar site according to the patent for application N 4933908/15.

Растворный узел содержит емкость для воды, баки для маточных растворов, основную и дополнительную смесительные емкости, насос и фильтры, напорную емкость, распределительный коллектор питательного раствора. The solution unit contains a water tank, tanks for mother liquors, primary and secondary mixing tanks, a pump and filters, a pressure tank, a distribution header of the nutrient solution.

Существенными недостатками растворного узла является пониженная эффективность работы из-за высокой температуры в теплый период питательного раствора на выходе распределительного коллектора (выше 32^оС), обусловленной нагревом раствора в напорной емкости и соединительных трубопроводах.Essential disadvantages mortar node is reduced efficiency due to the high temperature during the warm period of the nutrient solution at the outlet of the distribution manifold (above 32 ^C) due to heating of the solution in the pressure vessel and connecting lines.

Цель изобретения повышение эффективности работы растворного узла путем понижения температуры питательного раствора до нормируемой (24.26^оС).The purpose of the invention is to increase the efficiency of the solution node by lowering the temperature of the nutrient solution to normalized (24.26 ^about C).

Поставленная цель достигается тем, что растворный узел для приготовления и подачи питательного раствора, содержащий емкость для воды, баки для маточных растворов, основную и дополнительную смесительные емкости, насос и фильтры, напорную емкость, выход которой сообщен с распределительным коллектором питательного раствора, дополнительно оборудован теплообменником и увлажнителем, которые размещены в траншее грунта в слое песка и теплоизолированы от внешней среды, при этом увлажнитель присоединен к водопроводу холодной воды, а вход и выход теплообменника соответственно сообщены с выходом напорной емкости и входом распределительного коллектора. This goal is achieved in that the mortar assembly for preparing and supplying the nutrient solution, comprising a water tank, tanks for mother liquors, primary and secondary mixing tanks, a pump and filters, a pressure tank, the outlet of which is communicated with the distribution header of the nutrient solution, is additionally equipped with a heat exchanger and a humidifier, which are placed in a soil trench in a layer of sand and are thermally insulated from the external environment, while the humidifier is connected to a cold water supply, and the input and output d exchanger respectively communicated with the outlet of the pressure vessel and the inlet distribution manifold.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительное оборудование растворного узла теплообменником и увлажнителем, их размещение в траншее грунта на глубине, где температура грунта не превышает 3.5^оС, в слое песка, смачиваемого водой для увеличения его теплопроводности, наличие теплоизоляции от внешней среды, все это позволяет понизить температуру питательного раствора перед подачей его к растениям и тем самым повысить эффективность работы растворного узла.The invention consists in the fact that additional equipment mortar unit heat exchanger and the humidifier, placing them at a depth in the trench, the soil where soil temperature exceeds 3.5 ^{° C,} in a layer of sand, wetted with water to increase its thermal conductivity, the presence of insulation from the external environment, all this allows you to lower the temperature of the nutrient solution before feeding it to the plants and thereby increase the efficiency of the solution node.

На чертеже приведена схема растворного узла. The drawing shows a diagram of the mortar site.

Растворный узел содержит емкость для воды, баки 1 для маточных растворов, основную 2 и дополнительную 3 смесительные емкости, напорную емкость 4, распределительный коллектор 5, насос 6, фильтры 7 и 8. Дополнительно растворный узел оборудован теплообменником 9 и увлажнителем 10. При этом вход емкости 2 сообщен с выходами баков 1 для маточных растворов, вход насоса 6 сообщен с выходами емкостей 2 и 3, а его выход сообщен непосредственно с входом емкости 2 и через фильтры 7 и 8 соответственно со входом емкости 3 и входом напорной емкости 4, выход которой сообщен со входом распределительного коллектора 5. Теплообменник 9 и увлажнитель 10 расположены в траншее 11 на глубине, где температура грунта не превышает 3.5^оС, в слое песка 12 и изолированы от внешней среды теплоизоляционным слоем 13 с покрытием 14, при этом увлажнитель 10 присоединен к водопроводу холодной воды, вход теплообменника 9 сообщен с выходом напорной емкости 4, а его выход с входом распределительного коллектора 5. Емкость для воды сообщается с баками 1, емкостями 2, 3, коллектором 5. Количество баков 1 для маточных растворов определяется числом элементов питания, по которым осуществляется корректировка питательного раствора в процессе вегетации растений, а напорная емкость 4 устанавливается на высоте, обеспечивающей требуемое давление в распределительном коллекторе 5 с учетом гидравлического сопротивления теплообменника 9. Все трубопроводы, сообщающие между собой емкости 1, 2, 3, 4, насос 6, коллектор 5, теплообменник 9, снабжены запорной арматурой, например вентилями.The solution unit contains a water tank, tanks 1 for mother liquors, a main 2 and an additional 3 mixing tanks, a pressure tank 4, a distribution manifold 5, a pump 6, filters 7 and 8. Additionally, the solution unit is equipped with a heat exchanger 9 and a humidifier 10. In this case, the inlet capacity 2 is communicated with the outputs of tanks 1 for the mother liquors, the input of the pump 6 is communicated with the outputs of the capacities 2 and 3, and its output is communicated directly with the input of the capacity 2 and through filters 7 and 8, respectively, with the input of the capacity 3 and the input of the pressure tank 4, the output of which with bschen distribution manifold to the inlet 5. The heat exchanger 9 and a humidifier 10 are located in the trench 11 to a depth where the ground temperature does not exceed ^about 3.5 C, in a layer of sand 12 and isolated from the external environment insulating layer 13 with a coating 14, the humidifier 10 is connected to cold water supply, the input of the heat exchanger 9 is connected to the outlet of the pressure vessel 4, and its output to the input of the distribution manifold 5. The water tank communicates with tanks 1, tanks 2, 3, collector 5. The number of tanks 1 for mother liquors is determined by scrapping of nutrients, according to which the nutrient solution is adjusted during the vegetation of plants, and the pressure tank 4 is installed at a height that provides the required pressure in the distribution manifold 5 taking into account the hydraulic resistance of the heat exchanger 9. All pipelines communicating with each other tanks 1, 2, 3, 4, pump 6, manifold 5, heat exchanger 9, are equipped with shutoff valves, for example, valves.

Растворный узел работает следующим образом. The solution node operates as follows.

Маточные растворы приготавливаются в баках 1 в результате растворения большого количества солей и удобрений в малом количестве воды путем их механического перемешивания. Один из баков 1 предназначен для приготовления кислоты, используемой для корректировки питательного раствора по кислотности. Маточные растворы подаются в заданном соотношении из баков 1 в смесительную емкость 2, заполненную водой. В результате чего получается раствор промежуточной концентрации. Соотношение маточных растворов, подаваемых в смесительную емкость 2, определяется периодом выращивания растений. The mother liquors are prepared in tanks 1 by dissolving a large amount of salts and fertilizers in a small amount of water by mechanical mixing. One of the tanks 1 is designed to prepare the acid used to adjust the nutrient solution for acidity. The mother liquors are fed in a predetermined ratio from the tanks 1 to the mixing tank 2 filled with water. As a result, a solution of an intermediate concentration is obtained. The ratio of the mother liquor supplied to the mixing tank 2 is determined by the period of growing plants.

Промежуточный раствор перемешивается до полной его равномерности с помощью насоса 6 в смесительной емкости 2. После этого промежуточный раствор подается насосом 6 из смесительной емкости 2 через фильтр 7 в емкость 3, где доводится до рабочей концентрации питательного раствора с помощью подаваемой в емкость 3 воды. После этого питательный раствор может перемешиваться в емкости 3 с помощью насоса 6. The intermediate solution is mixed until it is completely uniform using the pump 6 in the mixing tank 2. After that, the intermediate solution is pumped from the mixing tank 2 through the filter 7 to the tank 3, where it is brought to the working concentration of the nutrient solution using water supplied to the tank 3. After that, the nutrient solution can be mixed in the tank 3 using the pump 6.

Готовый к использованию питательный раствор подается из емкости 3 насосом 6 через фильтр 8 в напорную емкость 4. Из напорной емкости 4 питательный раствор поступает в распределительный коллектор 5 непосредственно или через теплообменник 9, где охлаждается, отдавая теплоту грунту и воде, поступающей из увлажнителя 10. Требуемая температура питательного раствора на выходе коллектора 5 достигается путем смешивания теплого и охлажденного питательного раствора на входе в коллектор, при этом количественное соотношение между теплым и охлажденным питательным раствором регулируется соответствующими вентилями. The ready-to-use nutrient solution is supplied from the tank 3 by the pump 6 through the filter 8 to the pressure tank 4. From the pressure tank 4, the nutrient solution enters the distribution manifold 5 directly or through the heat exchanger 9, where it is cooled, giving off heat to the soil and water coming from the humidifier 10. The required temperature of the nutrient solution at the outlet of the collector 5 is achieved by mixing warm and cooled nutrient solution at the inlet of the collector, while the quantitative ratio between warm and chilled nutrient solution is regulated by appropriate valves.

Периодичность подачи питательного раствора к растениям регулируется вентилем, установленным на выходном трубопроводе из напорной емкости 4. Подача питательного раствора из емкости 3 насосом 6 в емкость 4 определяется уровнем питательного раствора в последней. Подача питательного раствора к растениям через коллектор 5 может чередоваться с подачей чистой воды в этот же коллектор для промывки субстрата с целью удаления избытка солей и поддержания влажности субстрата. The frequency of supply of the nutrient solution to the plants is regulated by a valve installed on the outlet pipe from the pressure tank 4. The supply of the nutrient solution from the tank 3 by the pump 6 to the tank 4 is determined by the level of the nutrient solution in the latter. The supply of nutrient solution to the plants through the collector 5 can be alternated with the supply of clean water to the same collector for washing the substrate in order to remove excess salts and maintain the moisture content of the substrate.

Таким образом, оборудование растворного узла теплообменником, увлажнителем, размещение их в траншее, на глубине, где температура грунта в теплый период составляет 3.5^оС, в слое песка, подключение увлажнителя к водопроводу холодной воды, а теплообменника к выходу напорной емкости и входу распределительного коллектора позволяет охладить часть питательного раствора, поступающего из напорной емкости в распределительный коллектор, и получить на выходе коллектора питательный раствор требуемой температуры, что не способствует перегреву и кислородному голоданию корневой системы в субстрате и тем самым повышает эффективность работы растворного узла.Thus, equipment mortar node exchanger, humidifier, placing them in the trench at a depth where the temperature of the ground during the warm period of 3.5 ^C, in a layer of sand, connecting the humidifier to the water supply of cold water, and the heat exchanger to the outlet of the pressure vessel and the entrance of the distribution manifold allows you to cool part of the nutrient solution coming from the pressure tank to the distribution manifold, and to obtain the nutrient solution of the required temperature at the outlet of the collector, which does not contribute to overheating and ki the starvation of the root system in the substrate and thereby increases the efficiency of the solution node.

Claims

SOLUTION NODE FOR PREPARATION AND FEEDING OF NUTRIENT SOLUTION, containing a water tank, tanks for mother liquors, a mixing tank, pump, filters, cold water supply pipe and a distribution manifold of nutrient solution, characterized in that, in order to increase work efficiency, it is equipped with a pressure head and additional mixing tanks made in the soil by a trench, in the lower part of which a sand layer is poured, and a heat-insulating layer above it, moreover, a humidifier and a heat exchanger are placed in the sand layer, while a lighter is attached to the cold water supply, the inlet and outlet of the heat exchanger are respectively communicated with the outlet of the pressure vessel and the inlet of the distribution manifold, and the outlet of the pressure vessel is connected to the distribution manifold.