Анотація до роботи:

Романюк І.В. Теплова меліорація ґрунту скидною теплою водою за допомогою гідротехнічної системи з теплообмінниками - рукавами (в умовах Західного Полісся України). – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 06.01.02 - сільськогосподарські меліорації (технічні науки). – Національний університет водного господарства та природокористування. - Рівне, 2007.

У дисертаційній роботі обґрунтовано нове вирішення актуальної науково-прикладної задачі розробки ефективних технологій теплових меліорацій для одержання ранньої сільськогосподарської продукції на принципах використання теплоти скидних теплих вод промислового виробництва. На основі проведених експериментальних та теоретичних досліджень доведена технічна доцільність, обґрунтована агроекономічна ефективність нової технології теплової меліорації грунту теплообмінниками - рукавами з постійно циркулюючою в них скидною теплою водою та встановлені основні параметри цієї технології.

1. У дисертаційній роботі наведене нове вирішення важливої науково-прикладної задачі, що полягає в розробці нових та удосконаленні існуючих методів, способів і технологій теплових меліорацій на принципах використання теплоти скидних теплих вод промислового виробництва.

Поставлене завдання вирішено науковим обґрунтуванням технологічної доцільності процесу теплової меліорації ґрунту (для умов Західного Полісся України) поверхневим обігрівом водонаповненими теплообмінниками – рукавами та створенням на їх основі спеціальних гідротехнічних тепломеліоративних систем, чим забезпечуються максимально можливі теплові ефекти в ґрунті і приземному шарі повітря та сприятливі температурні умови для вирощування рослин.

2. Аналізом проблеми використання скидних теплих вод на принципах системного підходу показано, що за умов комплексного використання цих вод у промислово-біологічних комплексах (ПБК), пріоритетним є вирішення підпроблеми біоресурсного наповнення утилізуючого виробництва, а теплові меліорації сільськогосподарських угідь при цьому потрібно вважати одною із важливих його складових.

3. Математичним моделюванням процесів теплообміну в ґрунті для стаціонарних умов з використанням теорії ефективної теплопровідності (залежності 3–10) та числовими розрахунками на ЕОМ отримано розподіл температур в ґрунті та приземному шарі повітря для випадків відкритого ґрунту з джерелом тепла (рукавом) на поверхні ґрунту та додатковим захистом напівсферичним укриттям. Встановлені значення тепломеліоративних ефектів, які можуть досягати в середньому 12...15⁰С в ґрунті під рукавом у кореневмісному шарі і 7...11⁰С в повітрі над рукавом під укриттям при температурах зовнішнього повітря від +5⁰С до –10⁰С і температурах води в рукавах від 20 до 35⁰С, що засвідчило високу ефективність технології поверхневого обігріву.

4. Експериментальними спостереженнями за температурою ґрунту і повітря в натурних умовах встановлено, що обігрів ґрунту рукавами, в яких циркулює тепла вода з температурою 25...35⁰С, підвищує температуру орного шару на 8...12⁰С, приземного шару повітря без додаткових укриттів на 2...3⁰С удень і 3,5...4,5⁰С уночі, а в умовах додаткового захисту плівковими укриттями на 12...16⁰С в ґрунті та 7...11⁰С у повітрі, що підтвердило теоретичні розрахунки.

Обігрів рукавами дозволяє період активного використання ґрунту розпочати раніше навесні на 30-35 днів для відкритого ґрунту і на 50-60 днів для захищеного укриттями ґрунту, сприяє збільшенню сум позитивних температур в орному шарі ґрунту за весняний період на 1500...2000⁰С, що рівноцінно перенесенню ділянки ґрунту, що обігрівається, за тепловими ресурсами на 800...900 км на південь України. Між температурами ґрунту, повітря і води в рукавах встановлено тісні лінійні залежності.

5. Встановлено наявність процесів перерозподілу вологи з верхніх шарів ґрунту у глибші з подальшим використанням її у посушливі періоди. Розрахунками водного балансу активного шару ґрунту визначено зменшення витрат вологи на одиницю врожаю при поверхневому обігріві на 20...25% у порівнянні з контролем.

6. Встановлено, що прокачування води через рукав зі швидкістю 0,15...0,20м/с забезпечується початковим напором 0,2...0,3 м, а охолодження води при цьому в ньому на довжині 10 м відбувається на 3,5...4,5⁰С. Зміну температури води в рукаві по його довжині можна записати поліномом другого ступеня.

7. Обґрунтовано можливість реалізації технології обігріву ґрунту рукавами створенням спеціальної гідротехнічної системи обігріву ґрунту, основним елементом якої є теплообмінники - рукави, що об’єднані у окремі модулі. Запропонована і розрахунками обґрунтована конструктивна схема гідротехнічної системи обігріву ґрунту для ділянки один гектар. Гідравлічними розрахунками встановлено, що потреба в теплій воді системи на площі 1 га складає 200...250 л/с і може бути забезпечена пересувними насосними станціями при напорі 1,3...1,4 м на насосній станції. Розподіл і збір використаної води може бути забезпечено комплектом тонкостінних трубопроводів - рукавів діаметрами від 100 до 400 мм, а регулювання розподілу води пластмасовою арматурою, що використовуються в системах поверхневого поливу.

8. Досліджено вплив обігріву рукавами на ґрунтові процеси, ріст, розвиток і урожайність суниць. Встановлено значну інтенсифікацію ґрунтових процесів, що виявляється у збільшенні целюлозолітичної активності в ґрунті і підвищенні вмісту легкогідролізуємого азоту. В умовах обігріву ґрунту дозрівання ягід відбувається на дві декади раніше, а при додатковому захисті плівковими укриттями - на чотири декади раніше, загальний урожай при цьому збільшується за рахунок обігріву на 51% у порівнянні з контролем.

9. Впровадження технології поверхневого обігріву ґрунту на площі 1 га як інноваційного проекту за методикою оцінки чистого дисконтованого доходу дає додатковий чистий прибуток від рослинництва 80 тис. грн., а чистий дисконтовий дохід становить 79,0 тис. грн. при вирощуванні суниць. Період окупності капітальних вкладень не перевищує 2 роки.

10. Отримані наукові і практичні результати рекомендується використовувати для створення дослідно-виробничих ділянок для практичного відпрацювання режимів роботи гідротехнічних систем поверхневого обігріву та визначення їх оптимальних конструктивних параметрів у різних умовах господарювання і різних природно-кліматичних зонах.

Публікації автора:

1. Востріков В.П., Романюк І.В. Аналіз проблеми використання скидної теплої води з позицій системного підходу. Збірник наукових праць РДТУ. Випуск 4 (11). –Рівне. -2001. -С. 71-78. (Автором виконано формулювання мети та завдань досліджень).

   Романюк І.В., Востріков В.П. Способи та технічні засоби обігріву ґрунту скидними теплими водами промислового виробництва. Збірник наукових праць РДТУ. Випуск 5 (18). –Рівне. -2002. -С. 124-132. (Автору належить узагальнення та аналіз ефективності способів та технічних засобів обігріву ґрунту).

   Романюк І.В., Востріков В.П. Методологічні аспекти та результати проведення експериментальних досліджень обігріву ґрунту скидною теплою водою. Збірник наукових праць РДТУ. Випуск 4 (23). -Рівне. -2003. -С. 76-82. (Автором розроблена методика планування польових досліджень та проведена математична обробка отриманих результатів).

   Романюк І.В., Востріков В.П. Соціальні аспекти та безпека життєдіяльності при створенні теплогідромеліоративних систем. Збірник наукових праць УДВГП. ”БЖДЛ-2004”.- Рівне, 2004. -С. 226-229. (Автором розроблена структурна модель утилізуючого виробництва та отримані результати структурно-морфологічного аналізу підприємства).

   Пристрій для обігріву захищеного ґрунту низькопотенційним теплом. Декл. пат. на корисну модель № 4149 Україна, А 01 G 9/24/ В.П.Востріков, І.В.Романюк. - № 2004021016; Заявлено 12.02.2004; Опубл. 17.01.2005. Бюл. -№1. - 3 с. (Автором проведено порівняння з аналогом та прототипом, сформульовано принцип дії пристрою та формулу винаходу).