СИСТЕМА ПОЕНИЯ ЖИВОТНЫХ ОХЛАЖДЕННОЙ ВОДОЙ Российский патент 2007 года по МПК A01K7/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к устройствам для поения животных на животноводческих фермах.

Известна система поения животных подогретой водой, состоящая из нагревателя, насоса, пульта управления, резервуара, поилок с теплообменниками, трубопроводов подачи теплоносителя и воды, заключенных в общую оболочку, заполненную теплоизолирующим материалом (см. патент РФ №2242120).

В данной системе затруднен теплообмен между трубопроводом воды и грунтом, что не позволяет использовать пониженную температуру последнего для охлаждения воды.

Имеются данные, что на глубине 1,6-3,2 м температура почвы в летнее время, например, на широте г.Оренбурга составляет +12...+7°С (см. А.К.Шаткова «Температурный режим почвы на территории СССР», Л.: Гидрометеоиздат, 1979, с.64). Разность между температурами воды и грунта можно использовать для охлаждения воды в поилках в жаркий период года.

Поение животных охлажденной водой в жаркий период благотворно сказывается на их физиологическом состоянии, способствует повышению продуктивности и снижает вероятность инфекционных заболеваний.

Известна система поения животных, например овец, содержащая резервуар, насос, поилки с механизмом уровня воды и теплообменниками, прокладываемые в грунте прямой и обратный трубопроводы (см. Усаковский В.М., Суюнчалиев Р.С. Комплексная механизация в овцеводстве. М.: Колос, 1982, с.143-146).

В этой системе вода циркулирует по заглубленным трубам и из-за разности температур воздуха и грунта может зимой брать тепло от него, а летом отдавать ему, охлаждаясь. Второй случай актуален для зон с повышенными температурами воздуха.

Недостатком данной системы является низкий коэффициент теплоотдачи поверхности трубопровода грунту в случае сухого грунта, так как последний имеет пористую структуру и, как следствие этого, низкую теплопроводность.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение интенсивности охлаждения воды в системе.

В результате использования предлагаемого изобретения:

увеличиваются значения коэффициентов теплоотдачи поверхности водопровода грунту и теплопроводности последнего, соответственно улучшается охлаждение воды в трубопроводах и поилках.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в системе поения животных охлажденной водой, содержащей резервуар, насос, поилки с теплообменниками и механизмом уровня воды, прямой и обратный трубопроводы, размещенные в грунте на глубине, не подверженной промерзанию, вместе с прямым и обратным трубопроводами проложен увлажняющий трубопровод, связанный через дроссель с резервуаром и имеющий по всей длине через 1,0-1,5 м отверстия диаметром 2-3 мм.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана схема системы поения животных охлажденной водой.

Система состоит из резервуара 1, насоса 2, проложенных в грунте прямого 3 и обратного 4 трубопроводов, дросселя 5, увлажняющего трубопровода 6, поилки 7 с теплообменником 8 и механизмом уровня воды 9. Увлажняющий трубопровод 6 имеет по всей длине через 1,0-1,5 м отверстия диаметром 2-3 мм.

Прямой 3 и обратный 4 трубопроводы прокладываются на глубине грунта, не подверженной в зимнее время промерзанию, а в летнее - прогреву, то есть 1,5-3,0 м.

Поскольку тепло от труб передается грунту, трубы необходимо разместить в грунте, а для функционирования системы зимой трубы должны быть размещены на глубине, не подверженной промерзанию, причем для увеличения теплоотдачи грунт необходимо смачивать, однако при расположении отверстий в увлажняющем трубопроводе чаще, чем через 1,0-1,5 м и выполнении отверстий больше 2-3 мм может произойти подмывание грунта, что приведет к выходу системы из строя.

Трубопроводы и теплообменники поилок выполняются из материала, имеющего теплопроводность не менее 50 Вт/м·К. Диаметры прямого и обратного трубопроводов принимаются такими, чтобы обеспечивалась необходимая теплопередача от воды грунту при заданной разнице температур.

Работает система следующим образом.

Вода из резервуара 1 насосом 2 подается в трубопровод 3, проходит заглубленную часть его, охлаждается и поступает в теплообменники 8, проходя которые, охлаждает воду в поилке и по обратному трубопроводу 4 поступает в резервуар 1. При понижении уровня воды в поилке 2 она автоматически добавляется через механизм уровня 9.

Вода из резервуара 1 через дроссель 5 поступает в трубопровод 6 и через отверстия в нем выходит в грунт, увлажняя его и смачивая поверхности трубопроводов 3 и 4.

Пропускное отверстие дросселя регулируется в зависимости от вида и степени сухости грунта так, чтобы обеспечить необходимую теплоотдачу поверхности трубопровода грунту и рассеивание тепла по грунту, не допуская перерасхода воды и размывания грунта.

Площадь сечения дросселя должна удовлетворять условию

где ω₁ - площадь сечения отверстия дросселя,

ω₂ - площадь сечения отверстия в увлажняющем трубопроводе,

μ₁, μ₂ - коэффициенты расхода этих отверстий соответственно,

n - количество отверстий в увлажняющем трубопроводе,

Н - напор в увлажняющем трубопроводе,

h - напор в дросселе.

Теплопроводность воды (0,15-0,6 Вт/м·К) в 10-12 раз больше теплопроводности воздуха (0,02-0,04 Вт/м·К). Кроме того, теплопроводность пористых материалов сильно зависит от увлажнения (см., например, Исаченко В.П. и др. Теплопередача. М.: Энергия, 1969, с.15). Для влажного материала коэффициент теплопроводности значительно больше чем для сухого материала и воды в отдельности. Например, для сухого кирпича он равен 0,35 Вт/м·К, для воды 0,6, а для влажного кирпича 1,0 Вт/м·К. Этот эффект можно объяснить наличием конвективного переноса, возникающего благодаря капиллярному движению воды внутри пористого материала, и частично тем, что абсорбционно связанная влага имеет другие характеристики по сравнению со свободной водой.

Поэтому увлажнение грунта способствует увеличению теплоотдачи трубопровода грунту, рассеиванию тепла в грунте, лучшему охлаждению воды, циркулирующей в трубопроводах, в резервуаре и в поилках.

В условиях жаркого климата поение животных охлажденной водой, например с 30-35 до 18-20 град. будет способствовать улучшению физиологического состояния животных, повышению их продуктивности, например молочной, уменьшению инфекционных заболеваний.

В холодное время года в системе будет предотвращаться замерзание воды, так вода в трубопроводах будет получать тепло от грунта.

Применение в системе циркуляционного насоса малой мощности позволит использовать для его привода возобновляемые источники энергии, в частности фотоэлектрические батареи.

Система содержит резервуар, насос, поилки с теплообменниками и механизмом уровня воды, прямой и обратный трубопроводы, размещенные в грунте на глубине, не подверженной промерзанию. Вместе с прямым и обратным трубопроводами проложен увлажняющий трубопровод, связанный через дроссель с резервуаром и имеющий по всей длине через 1,0-1,5 м отверстия диаметром 2-3 мм. Повышается продуктивность животных, снижается вероятность их заболевания. 1 ил.

Система поения животных охлажденной водой, содержащая резервуар, насос, поилки с теплообменниками и механизмом уровня воды, прямой и обратный трубопроводы, размещенные в грунте на глубине, не подверженной промерзанию, отличающаяся тем, что в ней вместе с прямым и обратным трубопроводами проложен увлажняющий трубопровод, связанный через дроссель с резервуаром и имеющий по всей длине через 1,0-1,5 м отверстия диаметром 2-3 мм.