Scientific Bulletin of UNFU (Ukrainian National Forestry University)
Not a member yet
2661 research outputs found
Sort by
Сучасний стан дубових насаджень на притоках Ворскли у межах Сумської області та особливості їхнього природного відновлення
Get PDFThe results of research on the characteristics of oak stands in the tributaries of the River Vorskla within Sumy Region are presented. Oak stands are found to be the most common occupying 64.4 % (26052 hectares) of the total area covered with forest vegetation of forest sites (40464 hectares). The distribution of the oak stands area іn 10 tributaries of the River Vorskla by forest site types, origin, groups of age classes and categories of forests were analysed. The article contains results of the study on the natural regeneration of pedunculate oak and other wood species under the canopy of oak stands and on felling sites. The need to promote natural regeneration and its effective use during the reforestation of oak forests in the catchments of rivers is emphasised. The way oak stands are distributed concerning forest site types points at favourable conditions for their growth, as 90.7 % of the area is a fresh fertile oak forest site type. The age structure of the studied oak stands is unbalanced. The oak stands of IX-XII (52.4 %) and V-VIII (35.5 %) classes of age predominate. Natural oak stands cover almost 58.3 % (15185 hectares) and planted ones grow at 33.5 % (10867 hectares). Distribution of oak stands in regards to the functional categories of forests shows a significant predominance of the commercial forests. They cover 53.7 % (14001 hectares) of the total area. The protective forests cover 36.1 % (9387 hectares), the forests with conservational, academic, historical, and cultural purpose cover 7.1 % (1856 hectares) and the recreational ones make 3.1 % (808 hectares). Distribution patterns of oak stands іn the tributaries of the River Vorskla within Sumy Region should be considered in the forest management in order to conserve their biodiversity and enhancing the performance of important environmental, protective, recreational and other functions. Moreover, their forestry-taxation and typological structures can be used to improve the relevant provisions of the catchment and landscape zonation of Ukraine.Подано результати досліджень щодо характеристики дубових насаджень на притоках Ворскли у межах Сумської області. Визначено, що серед загальної площі вкритих лісовою рослинністю лісових ділянок на водозборі Ворскли (40464 га), найпоширенішими є дубові насадження, частка площі яких становить 64,4 % (26052 га). Проаналізовано розподіл площі цих насаджень на 10 притоках річки Ворскли за типами лісорослинних умов, походженням, класами віку та категоріями лісів. Наведено результати досліджень природного поновлення дуба й інших порід під наметом дубових насаджень і на зрубах. Підтверджено необхідність сприяння природному відновленню й ефективного його використання для відтворення дубових лісів на водозборах річок. Розподіл дубових насаджень за типами лісорослинних умов свідчить про сприятливі умови для їх росту, оскільки 90,7 % площі становлять свіжі груди. Вікова структура досліджуваних дубняків є розбалансованою. Переважають насадження IX–XII (52,4 %) та V–VIII (35,5 %) класів віку. Природні дубові ліси займають 58,3 % (15185 га) від загальної площі, а штучні (лісові культури) – 41,7 % (10867 га). Розподіл дубових насаджень за функціональним призначенням свідчить про переважання експлуатаційних лісів, частка яких становить 53,7 % (14001 га) від загальної площі. Частка захисних лісів становить 36,1 % (9387 га), лісів природоохоронного, наукового, історико-культурного призначення – 7,1 % (1856 га) та рекреаційно-оздоровчих лісів – 3,1 % (808 га). Ці ліси, окрім задоволення потреб суспільства в цінній дубовій деревині, виконують також надзвичайно важливі та різноманітні еколого-захисні функції. Закономірності поширення дубових насаджень на притоках Ворскли доцільно враховувати під час ведення лісового господарства з метою збереження їхнього різноманіття та посилення виконання ними важливих екологічних, захисних, рекреаційних і інших функцій. Окрім цього, особливості їхньої лісівничо-таксаційної й типологічної структури можуть бути враховані для удосконалення відповідних положень водозбірно-ландшафтного районування України
Особливості репродуктивної здатності видів роду Juglans L. у колекційних насадженнях національного ботанічного саду імені М. М. Гришка НАН України
Get PDFThe determination of reproductive capacity of species of the genus Juglans L. was performed in the period of 2016-2017. Research methods that were applied were as folllows: biological and statistical (visual observations and analysis of the results); laboratory (pollen fertility studies). In the course of research we have found that the percentage of fertile pollen ranged from 92.3 % (J. regia L. f. fertilis Petz et Kirch.) to 70.4 % (J. mandshurica Maxim.). The percentage of sterile pollen is revealed to be the lowest in plants of J. regia L. f. fertilis Petz et Kirch. – 7.6 %, higher in plants J. ailantifolia Carrière (35.1 %). The indicators of real seed productivity of species of the genus Juglans L. were the highest in J. regia L. f. fertilis Petz et Kirch. (10.7), and the lowest in J. microcarpa Berland. (0.5). The average value of potential reproductive capacity was the highest in J. regia L. f. fertilis Petz et Kirch. – (23.3), and the lowest in J. microcarpa Berland. (1.6). The productivity coefficient of the experimental species was the highest in J. mandshurica Maxim. (80.1) and the lowest in J. major (Torr.) A. Heller (33.3). The research has also identified that the highest yield (6 points) in experimental plants of J. nigra L. was recorded in 2018, and the lowest (2 points) in plants of J. microcarpa Berland. in 2017. Non-viable seeds of experimental species in terms of introduction are the most abundant in J. regia L. f. fertilis Petz et Kirch. (3-2.7 %), and the least in J. mandshurica Maxim. (0.6-0.7 %). The stratification of seeds of species of the genus Juglans L. in terms of introduction ranges from 120 (60) (J. regia L. f. fertilis Petz et Kirch.) to 145 days (J. nigra L., J. cinerea L.). The best seed germination for most of the experimental species of Juglans L. was observed during autumn sowing in the soil with fertilizers, which amounted to 92 % (J. regia). Seed germination rates of J. regia f. fertillis was 10 %. A study of the reproductive capacity of plants of the genus Juglans L. showed that the results differ between plants of different species, but species of the genus Juglans L. form a high percentage of fertile pollen, i.e. from 92.3 % (J. regia L. f. fertilis Petz et Kirch.) to 70.4 % J. mandshurica Maxim.), fruiting annually, form a complete similar seed, which indicates adaptation to the conditions of introduction.У 2016-2017 рр. визначено показники репродуктивної здатності видів роду Juglans L. Методи проведення досліджень: біолого-статистичні (візуальні спостереження та аналіз отриманих результатів), лабораторні (дослідження фертильності пилкових зерен). Виявлено, що частка фертильного пилку становила від 92,3 % (J. regia L. f. fertilis Petz et Kirch.) до 70,4 % (J. mandshurica Maxim.). Виявлено, що частка стерильного пилку найнижча у рослин J. regia L. f. fertilis Petz et Kirch. (7,6 %), вища – у рослин J. ailantifolia Carrière (35,1 %). З'ясовано, що показники реальної насіннєвої продуктивності видів роду Juglans L. найвищі у J. regia L. f. fertilis Petz et Kirch. (10,7), а найнижчі – у J. microcarpa Berland. (0,5). Встановлено, що середнє значення потенційної репродуктивної здатності найвище у J. regia L. f. fertilis Petz et Kirch. – (23,3), а найнижче – у J. microcarpa Berland. (1,6). Коефіцієнт продуктивності дослідних видів виявився найвищим у J. mandshurica Maxim. (80,1), а найнижчим – у J. major (Torr.) A. Heller (33,3). Найбільший врожай (6 балів) у дослідних рослин J. nigra L. зафіксовано у 2018 р., а найменший (2 бали) – у рослин J. microcarpa Berland. у 2017 р. Встановлено, що нежиттєздатного насіння дослідних видів в умовах інтродукції найбільше у J. regia L. f. fertilis Petz et Kirch. (3-2,7 %), а найменше – у J. mandshurica Maxim. (0,6-0,7 %). Виявлено, що стратифікація насіння видів роду Juglans L. в умовах інтродукції становить від 120 (60) (J. regia L. f. fertilis Petz et Kirch.) до 145 днів (J. nigra L., J. cinerea L.). Найкраща схожість насіння для більшості дослідних видів Juglans L. спостерігалась під час осіннього посіві в ґрунт з оплоднями – до 92 % (J. regia L.). Найгіршими виявились показники схожості насіння J. regia L. f. fertilis Petz et Kirch. (10 %). Дослідження показників репродуктивної здатності рослин роду Juglans L. показало, що отримані результати відрізняються між рослинами різних видів, проте види роду Juglans L. формують високу частку фертильного пилку – від 92,3 % (J. regia L. f. fertilis Petz et Kirch.) до 70,4 % (J. mandshurica Maxim.), щорічно плодоносять, формують виповнене схоже насіння, що говорить про адаптацію в умовах інтродукції
Типологічна структура й таксаційні показники робінієвих деревостанів у захисних лісах лісогосподарської області Байрачного степу України
Get PDFForest reclamation is one of the main management approaches to solving the problems caused by wind and water erosion of soils, the intensification of which has been observed recently as a result of climate change at the global and local levels. Due to the ecological strategy of the expert and the rapid accumulation of aboveground phytomass, Black locust (Robinia pseudoacacia L.) is recognized as one of the most promising tree species for the purposes of forest reclamation of disturbed lands in the Steppe zone in Ukraine. Materials of basic forest management of the Verchniodniprovsk Forestry SOE (2014) were used to analyze forest typological structure and the valuation features of the Black locust forest fund. Black locust stands of protective forests of the forestry region of the Ravine Steppe of Ukraine are revealed to be artificial by origin, created by growing forest plantations. The age structure of the Black locust stands in the forestry region is unbalanced, with a significant predominance of overmature stands – 74.9 %. The average age of the studied Black locust stands is 43 years. The largest average stock of trunk wood (199 m3·ha-1) is characterized by overmature Black locust stands aged 51‑55 years (XI class of age). It is established that the largest share of Black locust stands of the Ravine Steppe is concentrated in the fairly fertile soil type conditions – 67.6 %. Fertile soil types of forest vegetation conditions make up 20.5 % of the area of the Black locust stands. According to the degree of soil moisture of the investigated stands within the territory of the Ravine Steppe forestry region, prefers dry conditions, where 92.1 % of the Black locust forest stands in the region are concentrated. It is found that Black locust participates in the formation of twenty forest types in the studied region, the most common of which is the halogen variant of dry fairly fertile soil type. The largest area of studied stands in protective forests is occupied by Robinia stands, which grow in the first class of stand quality (94.1 %). The average class quality is II.5. Black locust stands in the protective forests within Riparian Steppe forestry region are mostly high-density stand stocking. The largest share (68.3 %) is timed to the fullness of 0.8. Significant representation of high quality stand demonstrates the similarity of the Black locust stands to the forest site conditions within protective forests of Ravine Steppe of Ukraine.Проаналізовано особливості робінієвих деревостанів у лісах захисної функціональної категорії у лісогосподарській області Байрачного степу України. Наведено типологічну структуру деревостанів за участю робінії несправжньоакації (Robinia pseudoacacia L.). Досліджено розподіл площі робінієвих деревостанів за типами лісорослинних умов та типів лісу, групами віку, класами бонітету та відносними повнотами. За походженням робінієві деревостани захисних лісів лісогосподарської області Байрачного Степу України – штучні, створені лісовими культурами. Робінієві деревостани у досліджуваних захисних лісах високоповнотні. Найбільша частка площі (68,3 %) деревостанів приурочена до відносної повноти 0,8. Вікова структура робінієвих деревостанів лісогосподарської області Байрачного степу України є незбалансованою, із значним переважанням перестиглих деревостанів – 74,9 %. Середній вік досліджуваних робінієвих деревостанів – 43 роки. Найбільший середній запас стовбурової деревини (199 м3·га-1) характерний для перестиглих робінієвих деревостанів віком 51-55 років (XI клас віку). Встановлено, що найбільша частка робінієвих лісостанів Байрачного степу зосереджена у сугрудах – 67,6 %. Частка грудових типів лісорослинних умов становить 20,5 % від площі. За ступенем зволоження ґрунтів робінія несправжньоакація, на теренах Байрачного степу, віддає перевагу сухим гігротопам, де зосереджено 92,1 % площі робінієвих деревостанів. Встановлено, що у досліджуваному регіоні робінія несправжньоакація формує деревостани у двадцяти типах лісу, найпоширенішим з яких є галогенний варіант сухого сугруду. Найбільша площа робінієвих деревостанів у захисних лісах зайнята робінієвими деревостанами, які зростають за І класом бонітету (49,9 %). Середній клас бонітету становить ІІ,5
Температура займання та самозаймання найпоширеніших деревних порід териконів
Get PDFThe environmental threat of mine waste heaps in an urban area is supposed to be high. For its assessment the environmental monitoring is required for development of environmental measures to minimize negative impacts. The factors that lead to spontaneous ignition of coal heaps are emphasized and based on scientific information sources the chemistry of the investigated processes is described in detail. Oxidation and ignition of waste heaps is followed by a significant release of water vapour, which is a mineral-forming environment for most minerals: sulfates, bicarbonates, carbonates, phosphates and arsenates. In addition, oxidation releases carbon dioxide, nitrogen oxide (IV), which forms nitric acid with water. Faced with the lack of oxygen in the combustion chambers the gas emissions contain hydrogen sulphide, hydrocarbons, ammonia, and carbon monoxide. The role of sulphur in oxidation processes is emphasized. The oxidation of coal is enhanced by fine particles, due to the increase in surface area available for oxidation. It is shown that the most reliable way to protect coal heaps against spontaneous ignition is to create vegetation on their surface. The process of vegetation formation is very important, as it involves both the accumulation of heavy metals in plants and the binding of the substrate to their roots and rhizomes, which reduces the process of weathering and leaching of rock that contains heavy metals. Indicators of ignition and spontaneous ignition point of woody species heaps of coal mines according to DSTU 8829: 2019 are determined. Investigation of ignition and spontaneous ignition of solids and materials were conducted in spring and summer. The samples of leaves and wood from the heap of the mine of Novovolynsk mining area (Volyn region, Novovolynsk) were investigated. It was established that the ignition temperature of the Scots pine is +225 °C and the spontaneous ignition occurs at +475 °C. The ignition point of birch is +260 °C, oak – +275 °C, goat willow – +280 °C, the spontaneous ignition temperature of birch is +470 °C, oak – +475 °C, goat willow – +473 °C. The ignition temperature of birch, oak, willow is higher than pine which makes them promising tree species to prevent spontaneous ignition of coal heaps.Екологічна небезпека шахтних породних відвалів в умовах урбанізованого середовища є високою. Для її оцінювання у кожному конкретному випадку потрібно проводити екологічний моніторинг для розроблення природоохоронних заходів з мінімізації негативних їх чинників. Наголошено на чинниках, які призводять до самозаймання вугільних відвалів, та на підставі наукових джерел детально описано хімізм досліджуваних процесів. Окиснення і горіння породних відвалів супроводжується значним виділенням водяної пари, яка є мінералоутворюючим середовищем для більшої частини мінералів: сульфатів, гідрокарбонатів, карбонатів, фосфатів, арсенатів. Окрім цього, внаслідок окиснення виділяється вуглекислота, нітроген оксид (IV), який з водою утворює нітратну кислоту. У разі нестачі кисню в осередках горіння в парогазових викидах міститися сірководень, вуглеводні, амоніак, оксид карбону (II). Акцентовано увагу на тому, що важливе значення в процесах окиснення належить сірці. Окиснення вугілля посилюється на дрібних частинках, через збільшення площі поверхні, що доступна для окиснення. Висвітлено, що найнадійнішим способом захисту від самозаймання вугільних відвалів є створення на їх поверхні рослинного покриву. Процес формування рослинного покриву є дуже важливим, адже при цьому відбувається як накопичення важких металів у рослинах, так і зв'язування субстрату їхніми коренями й кореневищами, що зменшує процес вивітрювання та вимивання породи, яка містить велику кількість важких металів. Встановлено показники температури займання та самозаймання зразків деревних порід відвалів вугільних шахт згідно з ДСТУ8829:2019. Дослідження показників займання та самозаймання твердих речовин і матеріалів здійснювали у весняний та літній періоди. Досліджуваними об'єктами були проби листя та деревина з терикону шахти Нововолинського гірничопромислового району (Волинська область, м. Нововолинськ). Встановлено, що для сосни звичайної температура займання становить: +225 °C, а самозаймання +475 °C. Температура займання берези повислої +260 °C, дуба звичайного +275 °C, козячої верби +280 °C, температура самозаймання – берези повислої +470 °C, дуба звичайного +475 °C, верби козячої +473 °C. Температура займання берези повислої, дуба звичайного, верби козячої ніж сосни звичайної робить їх перспективними породами дерев для запобігання самозайманню вугільних відвалів
Особливості введення Pinus strobus L. у культуру in vitro
Get PDFPeculiarities of clonal micropropagation of P. strobus plants in vitro were investigated. The results of research on the selection of reagents, their concentration and exposure to obtain sterile explants, for their further cultivation are presented. It is considered that the greatest damage of plant material occurs in the summer, and the least – in the winter. As explants used apical buds that harvested in the second half of December and seeds of the current year. For sterilization, the selected samples were immersed alternately in disinfectant solutions of sodium hypochlorite, hydrogen peroxide and ethyl alcohol with different exposures. It was found that for successful introduction of P. strobus into the in vitro culture, it is best to use 2.5 % sodium hypochlorite with an exposure of 6-10 minutes. It was conducted the selection of the optimal medium for plant material propagation and increase of the regeneration frequency – the proportion of explants that formed adventitious shoots and the number of new microshoots per explant. The buds were not used as extants, because after sterilization, their infectivity was higher and the percentage of viability was lower than that of the seeds. It was found that explants developed on Lloyd-McCone and Schenck-Hildebrant plant medium, but lateral shoots formed poorly and almost did not grow. In the Hamburg plant medium, maternal explants did not develop at all and eventually died. The most favorable for the cultivation of explants was the Murasige-Skuga, so further research was carried out on its basis. For this purpose, the newly formed explants obtained after the first cultivation were transplanted into this medium, modified by the addition of growth regulators – indolylacetic acid (IOC) and naphthylacetic acid (NOC) with a concentration of 0.5 mg/l and benzylaminopurine (BAP) with a concentration of 0.5 to 1,5 mg/l. There were nine variants of the experiment. It was found that the most effective option was in which 0.5 mg/l NOC and 1 mg/l BAP were added to the medium.Досліджено особливості клонального мікророзмноження рослин P. strobus у культурі in vitro. Наведено результати досліджень з підбору реагентів, їх концентрації та експозиції з метою отримання стерильних експлантів, для подальшого їх культивування. Вважають, що найбільше ураження рослинного матеріалу відбувається в літній період, а найменше – у зимовий. У ролі експлантів використано апекси верхівкових бруньок, що заготовляли у другій половині грудня та насіння поточного року. Для стерилізації відібрано зразки, які почергово занурювали в дезінфікувальні розчини гіпохлориту натрію, перекису водню та етилового спирту з різною експозицією. Встановлено, що для успішного введення P. strobus у культуру in vitro найкраще використовувати 2,5 % гіпохлорит натрію з експозицією 6–10 хвилин. Виконано підбір оптимального середовища для розмноження рослинного матеріалу та підвищення частоти регенерування – частки експлантів, які утворили адвентивні мікропагони та кількості нових мікропагонів на експлант. Бруньки у ролі екслантів не використовували, оскільки після проведення стерилізації їх заражуваність інфекцією була вищою, а відсоток життєздатності нижчий, ніж у насіння. Виявлено, що на середовищі Ллойда-Мак-Коуна та Шенка-Хільдебранта експланти розвивались, але бічні пагони утворювались слабо і майже не росли. На середовищі Гамборга материнські експланти взагалі не розвивались і з часом почали гинути. Найсприятливішим для культивування експлантів виявилося середовище Мурасіге-Скуга, тому подальші дослідження виконували на його основі. Для цього новоутворені експланти, отримані після першого культивування, пересаджували на це середовище, модифіковане додаванням регуляторів росту – індолілоцтової (ІОК) та нафтилоцтової кислот (НОК) з концентрацією 0,5 мг/л та бензиламінопурину (БАП) з концентрацією від 0,5 до 1,5 мг/л. Усього було дев'ять варіантів досліду. Встановлено, що найефективнішим був варіант, у якому в середовище додавали 0,5 мг/л НОК і 1 мг/л БАП
Ексергетична ефективність теплоутилізаторів різного типу для скловарних печей
Get PDFEnsuring the high efficiency of the exhaust gases heat recovery systems of glassmaking furnaces requires studying the exergy efficiency of the heat exchange equipment included in these systems. The work is devoted to the analysis of the exergy efficiency of heat recovery equipment of various types for these systems. The results of studies of exergy indicators of heat exchangers using two heat-transfer agents – water and air are presented. The design features of these heat exchangers and their modular design principle are presented. According to the designs of heat exchangers, the possibility of using the structural-modular principle by the analysis of the effectiveness of heat exchangers is determined. Exergy properties that reflect the essence of exergy methods: universality and additivity, allowed in the analysis of efficiency to use a complex approach based on exergy analysis methods. Optimization problems for the investigated heat exchangers using the said methods in combination with statistical methods of experiment planning theory are solved. The calculation of exergy losses for separate parts (modules) of heat exchangers and for heat exchangers as a whole using the integrated balance method of exergy analysis was carried out. The target functions of optimization were the heat-exergy and exergy-technological efficiency criteria. The research results showed that both the exergy-technological and the heat-exergy efficiency for the water-heating heat exchanger are 1.1…1.2 times less than for the air-heating heat exchanger. This indicates a higher exergy efficiency of the water-heating equipment of heat recovery systems in comparison with air-heating. At the same time, water-heating heat exchangers allowing to increase the coefficient the use heat of fuel of furnace by 15…25 %, and air-heating heat exchangers by only 10…15 %. Despite the lower heat and exergy efficiency of water-heating heat exchangers, a number of important factors can determine their competitiveness in the heat recovery technologies of glassmaking furnaces. The advisability of using water- or air-heating equipment in heat recovery technologies is determined by many factors, the main of which is the need of a glass enterprise for the heat energy supplied with an appropriate heat-transfer agent, the seasonality of applying this heat-transfer agent, the technical possibility and economic efficiency of constructing a heat recovery system. The results of studies of the exergy efficiency of water-heating and air-heating heat exchangers can be used in the design of heat recovery technologies designed to heat water and air for various needs.Забезпечення високої ефективності роботи систем утилізації теплоти відхідних газів скловарних печей потребує дослідження ексергетичної ефективності теплообмінного устаткування, що входить до цих систем. У роботі проаналізовано ексергетичну ефективність теплоутилізаційного устаткування різного типу для зазначених систем. Наведено результати досліджень ексергетичних показників теплоутилізаторів з використанням двох нагріваних теплоносіїв – води та повітря. Наведено конструкційні особливості зазначених теплоутилізаторів та їхній модульний принцип виконання. За конструкціями теплоутилізаторів визначено можливість використання структурно-модульного принципу під час аналізу ефективності теплоутилізаторів. Ексергетичні властивості, що відображають сутність ексергетичних методів – універсальність і адитивність, дали змогу під час аналізу ефективності використовувати комплексний підхід на підставі методів ексергетичного аналізу. Оптимізаційні задачі для досліджуваних теплоутилізаторів розв'язано за допомогою зазначених методів у поєднанні зі статистичними методами теорії планування експерименту. Розрахунок ексергетичних втрат для окремих частин (модулів) теплоутилізаторів і для теплоутилізаторів загалом виконано за допомогою інтегрального балансового методу ексергетичного аналізу. Цільовими функціями оптимізації слугували тепло-ексергетичний та ексерго-технологічний критерії ефективності. За результатами досліджень показано, що як ексерго-технологічна, так і тепло-ексергетична ефективність для водогрійного теплоутилизатора в 1,1…1,2 раза менша, ніж для повітрогрійного. Це свідчить про вищу ексергетичну ефективність водогрійного устаткування систем теплоутилізації порівняно з повітрогрійним. При цьому водогрійні теплоутилізатори дають змогу підвищити коефіцієнт використання теплоти палива печі на 15…25 %, а повітрогрійні ̶ тільки на 10…15 %. Незважаючи на нижчу теплову та ексергетичну ефективність повітрогрійних теплоутилізаторів, багато важливих факторів може визначати їх конкурентоспроможність у теплоутилізаційних технологіях скловарних печей. Доцільність використання водо- чи повітрогрійного устаткування в теплоутилізаційних технологіях визначається багатьма факторами, головними з яких є потреба склоробного підприємства в теплоенергії, що надходить з відповідним теплоносієм, сезонність використання цього теплоносія, технічна можливість та економічна ефективність спорудження системи теплоутилізації. Отримані результати досліджень ексергетичної ефективністі водо- та повітрогрійних теплоутилізаторів можуть бути використанні під час проектування теплоутилізаційних технологій, призначених для нагрівання води та повітря для різних потреб
Агрофотовольтаїчна сонячна станція з вимірювальними каналами ІоТ
Get PDFModern solar power plants generate a large amount of electricity, but require a large area for location. Agrophotovoltaic stations have been created to combine electricity production and soil conservation. Agrophotovoltaic plants must provide a certain yield level on their areas while generating electricity. It was underlined that the agrophotovoltaic station should perform the functions of shading and irrigation of crops in addition to generating electricity. It was suggested to provide plants cooling to maximize the efficiency of solar panels. A liquid cooling system with parallel connection of cooling modules was proposed for agrophotovoltaic station. The advantages of the parallel circuit were the equable cooling of the solar panels placed in one row and the possibility of operation when replacing one of the cooling modules. Module for photovoltaic panel cooling, installed on its back side, was developed. A solar panel cooling module has been developed that attaches to its back. It was recommended to make the cooling module in cellular form and use aluminium alloys, which finally increase the efficiency. A general hydraulic scheme of the agrophotovoltaic solar power plant was developed. The peculiarity of the developed hydraulic scheme is that due to the presence of the battery tank, it is possible to use solar panels heated water for domestic use and appliances and for heating the premises. The scheme of electricity supply for the agrophotovoltaic station was developed, through which the electricity generated by it can be used both directly by consumers in the field and transmitted to the main AC network. Suspended frame elements for agrophotovoltaic station were developed, on which solar panels, elements of cooling, irrigation and lighting systems were attached. These frames make it possible to change the inclination angles of the solar panels twice a year. It was suggested to organize the station's measuring channels installed on each frame as elements of the Internet of Things. IoT measuring channels form a network through wireless connection and the use of Wi-Fi technology. The agrophotovoltaic station for an area of 86 hectares in the Ivano-Frankivsk region was designed and its energy efficiency were calculated. The main technical and economic indicators of agrophotovoltaic station were given and its efficiency and feasibility of realization for rational land use were confirmed.Розглянуто перспективи використання агрофотовольтаїчної сонячної станції для поєднання виробництва електроенергії, збереження ґрунтів та застосування їх у сільському господарстві зі забезпеченням певного рівня урожайності земель. Зазначено, що додатково агрофотовольтаїчна станція повинна виконувати функції затінення та поливу рослин. Для забезпечення максимальної ефективності сонячних панелей за високих температур повітря запропоновано підтримувати їх температуру в заданих межах системами примусового рідинного охолодження з паралельним підключенням охолоджувальних модулів. Перевагами такої схеми є рівномірне охолодження сонячних панелей, розміщених в одному ряду, і можливість роботи системи при відключенні будь-якого з охолоджувальних модулів. Розроблено комірчастий модуль охолодження сонячної панелі, який виготовляють з алюмінієвих сплавів і кріпиться до її задньої сторони. Розроблено гідравлічну схему агрофотовольтаїчної станції, особливостями якої є можливість використання холодної води безпосередньо у місці встановлення станції за допомогою свердловинного насоса та застосування нагрітої сонячними панелями води для побутових потреб, техніки та обігріву приміщень. Запропоновано схему електропостачання агрофотовольтаїчної станції, яка дає змогу вироблену сонячними панелями електроенергію використовувати як безпосередньо споживачами на полі, так і передавати у мережу змінного струму. Для обліку виробітку та споживання електроенергії застосовано двотарифний лічильник. Розроблено підвісні каркаси для кріплення сонячних панелей, елементів систем охолодження, поливу та освітлення ділянки у нічну пору доби. Конструкція каркасу дає змогу змінювати кути нахилу сонячних панелей двічі на рік. Запропоновано вимірювальні канали, що забезпечують роботу систем охолодження, поливу та освітлення, організувати як елементи інтернету речей ІоТ, зв'язані у мережу за допомогою технології Wi-Fi, що дасть змогу здійснювати дистанційне управління станцією. Спроектовано агрофотовольтаїчну станцію для ділянки площею 86 га у селі Підпечери Івано-Франківській області та наведено її енергетичну ефективність. Розраховано вартість врожаю для різних сільськогосподарських культур, які можна вирощувати на території станції. Наведено техніко-економічні показники розробленої станції та підтверджено її ефективність і доцільність реалізації для раціонального використання земель
Мікробіологічна активність у ризосфері травосумішей на рекультивованих землях
Get PDFThe influence of the structure and method of grassmixture sowing on the biological activity and mycological structure of reclaimed soil on different research plots is considered. It is noted that there is constant mutual beneficial biotic correlation between microflora and plants, which is reflected in the growth of physiological groups of microorganisms number in rhizosphere. Root excretions of plants specifically effect on microorganisms development of root zone and biochemical activity of soil. The research has revealed the advantage of increasing the number of bacteria using mineral nitrogen and streptomycetes in variant of grassmixture: Phalaris arundinacea, Dactylis glomerata, Trifolium pratense, both for row sowing and for scattering. On experimental samples of grassmixtures mineralization processes are noted to be more intensive, respectively, the level of microflora activity is much higher compared to design composition. The average indicators of mineralization coefficients on the samples of experimental grassmixtures indicate that mineralization processes are more intense, what means that the level of microflora activity is higher compared to control variant. Judging by the average indicators of oligotrophic coefficient on reclaimed lands after ilmenite ores extraction, both oligotrophic and eurytrophic microorganisms can develop quite actively, that proves instability of the soil coenosis. The meteorological conditions of research years had a decisive influence on microbial biomass indicators. However, during 2014-2017, the agrocenoses of experimental variants in terms of microbial biomass prevail the agrocenosis of the design grassmixture composition (data for 2017 year). Carbon dioxide emission on the experimental plots in 2017 are higher than control variant, that indicates a higher level of microbiological activity in rhizosphere of experimental grassmixtures on reclaimed plots. In accordance to dynamics of mineralization indicators, we observe changes of oligotrophic coefficient indicators. During the development of agrocenosis of experimental variants, the agrocenosis of design composition of grassmixture is proved to prevail in terms of microbial biomass. The research shows that the growth of plant species diversity also contributes to mycological structure of soils enrichment on disturbed soils of Yavoriv and Novyj Rozdil sulfur quarries. It is noted that the highest biological diversity of 50 species of micromycetes with a high frequency of Aureobasidium pullulans (23.1 %), Trichoderma lignorum (12.5 %) are characterized by disturbed lands of Novyj Rozdil sulfur quarry, on which mixed stands are created. Slightly less diverse (43 species) is appropriate for mycobiota of soils with a high frequency of Penicillium digitatum (31.5 %), Aureobasidium pullulans (18.5 %) in Yavoriv sulfur quarry, where the species composition of stands is significantly simplified.Розглянуто вплив структури та способу посіву травосумішей на біологічну активність та мікологічну структуру рекультивованого ґрунту на різних дослідних об'єктах. Відзначено, що між мікрофлорою та рослинами постійно відбуваються взаємовигідні біотичні зв'язки, які позначаються на зростанні чисельності основних фізіологічних груп мікроорганізмів у ризосферній зоні. Кореневі виділення рослин специфічно впливають як на розвиток мікроорганізмів кореневої зони, так і на біохімічну активність ґрунту. Встановлено перевагу зростання чисельності бактерій, що використовують мінеральний азот, та стрептоміцетів за варіанта травосумішей: очеретянка звичайна, грястиця збірна, конюшина червона, як при рядковому посіві, так і при посіві у розкид. Відзначено, що на дослідних варіантах травосумішей процеси мінералізації відбуваються більш інтенсивно, відповідно рівень активності мікрофлори значно вищий порівняно із проектованим складом. Емісія вуглекислого газу на дослідних ділянках у 2017 р. є вищою від контрольного варіанта, що свідчить про вищий рівень мікробіологічної активності в ризосфері дослідних травосумішей на рекультивованих ділянках. Відповідно до динаміки показників мінералізації спостерігаємо зміни показників коефіцієнта оліготрофності. Доведено, що під час розвитку агроценози дослідних варіантів за показниками мікробної біомаси переважають агроценоз проектованого складу травосумішей. Досліджено, що на порушених ґрунтах Яворівського та Новороздільського сірчаних кар'єрів, зростання видового різноманіття рослин сприяє також збагаченню мікологічної структури ґрунтів. Відзначено, що найвищою біологічною різноманітністю (50 видів) мікроміцетів з високою частотою трапляння Aureobasidium pullulans (23,1 %), Trichoderma lignorum (12,5 %) характеризуються порушені землі Новороздільського сірчаного кар'єру, на яких створені мішані деревостани. Дещо менша різноманітність (43 види) характерна для мікобіоти ґрунтів з високою частотою трапляння Penicillium digitatum (31,5 %), Aureobasidium pullulans (18,5 %) на території Яворівського сірчаного кар'єру, де видовий склад деревостанів значно спрощений
Керування режимами електрогідравлічного комплексу на підставі системного підходу
Get PDFThe analysis showed that today there is no comprehensive approach to control steady-state and transient modes of electric pumping units of oil pumping stations of Ukraine, so there is a need to develop an algorithm for coordinate-parametric polyoptimal control modes of electrohydraulic complex, which will increase reliability and efficiency, improve the control over the condition of equipment, moreover, it will allow technical implementing of reasonable algorithms for optimal control of subsystems of different physical nature. The theoretical and methodological basis of the study was based on scientific works and methodological developments of specialists in the theory of automatic control and electric circuits, and also scientific provisions of the theory of centrifugal pumps. The following methods were used in the process of research: electrohydraulic analogy, system analysis, and multi-purpose optimization. The main oil pipeline is presented as a complex hierarchical electrohydraulic complex, which contains electrical and hydraulic subsystems. The study revealed that the operating modes of oil pumping stations in Ukraine are underloaded and require the development and implementation of optimal control algorithms. It is proposed to combine polyoptimal control of steady and dynamic modes of operation of hierarchical electrohydraulic system. Therefore, we have established the criteria of global optimization of the upper level and local optimization of the lower level of hierarchical system of an operational section of the main oil pipeline. On the basis of researches performed, the authors developed a functional scheme of an automatic regulator and defined the laws of the discrete-continuous control of excitation current of the synchronous electric motor. By means of the regulator of variable structure, we implemented the algorithms of coordinate-parametric polyoptimal control of operation of electric driven pumping units. The combination of control of steady and dynamic modes of operation by means of the developed hierarchical control system will allow increasing efficiency and expanding the area of stability of work of the pumping unit with simultaneous preservation of the necessary quality of power supply and oil pumping.Розроблено закони координатно-параметричного поліоптимального керування перехідними та усталеними режимами експлуатаційної ділянки магістрального нафтопроводу. За допомогою системного підходу магістральний нафтопровід представлено як складний ієрархічний електрогідравлічний комплекс, який містить електричну та гідравлічну підсистеми. Поєднано поліоптимальне керування усталеними та динамічними режимами роботи ієрархічної електрогідравлічної системи. Встановлено, що режими роботи нафтоперекачувальних станцій України відрізняються від номінальних і потребують розроблення та реалізації алгоритмів оптимального керування. Визначено критерії глобальної оптимізації верхнього рівня та локальної оптимізації нижнього рівня ієрархічної системи експлуатаційної ділянки магістрального нафтопроводу. Встановлено, що ці критерії взаємозв'язані та мають суперечливий характер. Розроблено закони дискретно-неперервного керування збудженням синхронного електродвигуна. За допомогою регулятора змінної структури реалізовано алгоритми координатно-параметричного поліоптимального керування, що дало змогу підвищити стійкість та ефективність роботи електродвигуна та насоса з одночасним збереженням необхідної якості електропостачання та нафтоперекачування. Вимоги до характеристик регулятора сформовано на підставі отриманих законів керування. Вперше виконано комплексне дослідження роботи ієрархічної електрогідравлічної системи, що дало змогу поєднати закони поліоптимального керування усталеними та динамічними режимами електроприводних насосних агрегатів. Розроблено функціональну схему автоматичного регулятора для реалізації координатно-параметричного керування режимами експлуатаційної ділянки магістрального нафтопроводу. Розв'язок оптимізаційної задачі керування перехідними режимами електрогідравлічного комплексу дає змогу за незначного збільшення часу перехідного процесу досягти розширення результуючої області стійкості насосного агрегату. Підвищення стійкості зумовлено реалізацією алгоритмів локально-оптимального керування, вибір яких здійснюється за допомогою запропонованого координатно-параметричного керування
Моделювання дисперсійних співвідношень пористих композиційних матеріалів на підставі коміркових мікрорівневих структурних моделей
Get PDFPorous dielectric composite materials, which are periodic structures, are actively used in optical devices. Essential for understanding is their dispersion characteristics because, for any periodic structure, there is a range of frequencies of the wave at which due to the dispersion, it is not able to pass through such a structure. Research is usually carried out on a broader class of metamaterials to which photonic crystals belong. In the simplest case, a photonic crystal consists of several components with different refractive indices. Periodic inclusions of one component into another cause the formation of so-called electromagnetic wave transmission band gaps. That is filtering at specific frequencies. The synthesis of dispersion characteristics of nontrivial periodic structures of dielectric composites with various topologies is the topical interest to researchers, as evidenced by a large number of publications of the scientific community in recent years. In this paper, authors have discussed a set of tools and algorithms, which they have developed to synthesize the dispersion characteristics of microlevel cellular models of composite materials by using the engineering system for numerical analysis COMSOL Multiphysics. The structure of the composites is described by cellular microlevel models which are three-dimensional matrixes of voxel cells. With a large number of such voxels, it is possible to simulate any complex structural heterogeneity. Tools and algorithms of synthesis of microlevel structural models and their export to industrial engineering systems of numerical analysis based on the finite element method are developed. The export subsystem is based on the NASTRAN data format, which provides a high level of integration with almost all modern engineering systems, such as COMSOL Multiphysics. Based on the COMSOL model for the study of electromagnetic waves in the frequency domain, the algorithm for the synthesis of dispersion relations for elementary volumes with perpendicular sides containing periodic structures with arbitrary symmetry has been developed. А partial case of those elementary volumes are microlevel models of porous composites. This approach makes it possible to explore in a single way a wide range of complex structures, which brings scientific novelty and practical value.Описано розроблений авторами набір засобів та алгоритмів їх використання для синтезу дисперсійних характеристик мікрорівневих коміркових моделей пористих композиційних матеріалів за допомогою використання інженерної системи числового аналізу COMSOL Multiphysics. Структуру композитів описано комірковими моделями, що будуються у вигляді тривимірних матриць комірок-вокселів. За достатньо великої дискретизації такі моделі дають змогу досліджувати будь-які структурні неоднорідності компонентів композиту. Розроблено засоби та алгоритм синтезу мікрорівневих структурних моделей та їх експорту в промислові інженерні системи числового аналізу методом скінченних елементів. Підсистема експорту базується на форматі даних NASTRAN, що забезпечує високий рівень інтеграції з майже всіма сучасними системами інженерних розрахунків, зокрема, таких, як COMSOL Multiphysics. На підставі моделі системи COMSOL, для дослідження електромагнітних хвиль у частотній області, розроблено алгоритм синтезу дисперсійних співвідношень для елементарних об'ємів композитів із перпендикулярними сторонами, що містять періодичні структури з довільною симетрією. Частковим випадком таких об'ємів є мікрорівневі моделі пористих композитів. Такий підхід дає змогу єдиним чином досліджувати багато складних структур, що становить наукову новизну та практичну цінність. Отримані результати добре узгоджуються з контрольними прикладами