INŻYNIERIA PRODUKCJI ROLNICZEJ I LEŚNEJ - wip.sggw.plwip.sggw.pl/download/konferencje/inzynieria-produkcji-rolniczej... · Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych, Wydział Inżynierii

Wydział Inżynierii Produkcji SGGW w Warszawie

Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej

INŻYNIERIA PRODUKCJI

ROLNICZEJ I LEŚNEJ

Warszawa 2017

Skróty referatów i posterów prezentowanych na zorganizowanej z okazji Jubileuszu

40-lecia Wydziału Inżynierii Produkcji SGGW w Warszawie, Konferencji Naukowej pt.

„Inżynieria produkcji rolniczej i leśnej”. Warszawa 8-9 czerwca 2017 roku.

Redakcja

Arkadiusz Gendek, Szymon Głowacki

Skład komputerowy

Arkadiusz Gendek

Wydawca

Wydział Inżynierii Produkcji SGGW w Warszawie

ul. Nowoursynowska 164

02-787 Warszawa

© Copyright by Wydział Inżynierii Produkcji SGGW w Warszawie

ISBN 978-83-947683-3-1

DRUK:

P.W. Polimax P. Kacprzak, R. Suława – S.C.

ul. Nowoursynowska 161 L,

02-787 Warszawa

tel. +48 22 593 19 85

SPIS TREŚCI

Analiza procesu technologicznego produkcji tarcicy obrzynanej

M. Aniszewska, K. Żurawska................................................................................................ 11

Odnawialne źródła energii w rolnictwie Ukrainy

V. Bojarchuk, O. Ftoma ....................................................................................................... 13

Analiza możliwości wykorzystania biomasy z łupin orzechów

A. Bryś, M. Sokalska, W. Bazylak, Sz. Głowacki, J. Bryś ..................................................... 15

Badania rozdrabniania ziarna kukurydzy

J. Chlebowski, S. Gach, A. Banasiak ................................................................................... 17

Identification of the impact of light on plant development

V. Reshetiuk, V. Lysenko, V. Miroshnyk, B. Kuliak .............................................................. 19

Wpływ dodatku celulozy mikrokrystalicznej na właściwości mechaniczne powłok

skrobiowych

A. Ekielski, T. Żelaziński, E. Tulska ..................................................................................... 21

Nakłady ponoszone na zakiszanie wysłodków buraczanych

S. Gach, J.w Chlebowski, T. Nowakowski, M. Jaremczuk ................................................... 23

Wykorzystanie naziemnego skanowania laserowego (TLS) do określania biomasy

energetycznej na powierzchniach zrębowych w drzewostanach sosnowych

A. Gendek, P. Wężyk ............................................................................................................ 25

Wpływ sposobu zagęszczania gleby na wskazania sond stożkowych w pomiarach

zwięzłości

J. Klonowski, J. Buliński, O. Narewska ............................................................................... 27

Poprawa technologii obróbki pozbiorowej nasion rzepaku ozimego

S. Kovalyshyn, O. Shvets, V. Dadak, Y. Husak ..................................................................... 29

Zastosowanie odwadniania osmotycznego I potencjału prozdrowotnego aronii w

kreowaniu właściwości bioaktywnych suszonych jabłek

Jolanta Kowalska, Hanna Kowalska, Justyna Osmycka, Dorota Miarka ............................ 31

Zastosowanie sterownika programowalnego w układzie sterowania i kontroli

parametrów pracy kotła parowego

S. Lipiński, T. Olkowski, P. Pych ......................................................................................... 33

Charakterystyka uszkodzeń drzew pozostających na powierzchniach potrzebierzowych

A. Maciak ............................................................................................................................. 35

Rynek ciągników i maszyn rolniczych na Ukrainie w aspekcie przemian systemowych w

ukraińskim rolnictwie

O. Makarchuk, J. Skudlarski ................................................................................................ 37

Bezpieczeństwo żywności w łańcuchu dostaw

D. Miarka, J. Kowalska, N. Dziobkowska ............................................................................ 39

Ocena właściwości fizycznych zżelifikowanego roztworu skrobi metodą ultradźwiękową

K. Nowak .............................................................................................................................. 41

Analiza powierzchni przeciętych pędów drzew owocowych

T. Nowakowski, M. Nowakowski .......................................................................................... 43

Ocena potencjału lokalnych zasobów energetycznych wybranych obszarów pod kątem

samowystarczalności energetycznej

T. Olkowski, S. Lipiński ........................................................................................................ 45

Modelowanie układu hydraulicznego zgrabiarki podbieraczowo-taśmowej w programie

festo fluidsim

T. Pawłowski, J. Rutkowski, J. Szczepaniak, T. Szulc, M. Zawada ...................................... 47

Programowanie konstrukcji zespołów roboczych emulsorów ciśnieniowych

A. Popko ............................................................................................................................... 49

KIerunki rozwoju techniki i technologii zbioru buraków cukrowych

J. Przybył.............................................................................................................................. 51

Rekuperatory energii drgań pojazdów mechanicznych

H. Rode ................................................................................................................................ 53

Modelowanie fizyczne funkcjonowania modułów fotowoltaicznych w pakiecie

SIMSCAPE oprogramowania MATLAB

M. Sarniak ............................................................................................................................ 55

Rynek ciągników w Polsce na tle wybranych krajów Unii Europejskiej

H. Seliwiak, J. Skudlarski ..................................................................................................... 57

Problemy opisu struktury materiałów wielofazowych na przykładzie biokompozytów

J. Słoma, I. Florczak, M. Klimkiewicz, P. Zdanowska ......................................................... 59

Wpływ położenia narzędzia w sekcji pielnika na składową poziomą oporów skrawania

gleby gęsiostopką

A. Strużyk, A. Lisowski, T. Nowakowski, J. Klonowski, J. Chlebowski, J. Kamiński,

K. Kostyra, M. Sypuła, J. Buliński, S. Gach, A. Świętochowski, M. Dąbrowska-Salwin,

O. Green, D. Lauryn, J. Margielski. .................................................................................... 61

Efektywność energetyczna powietrznej pompy ciepła dla CWU ze sprężarką

inwerterową

M. Szreder ............................................................................................................................ 63

Zmiany cech jakościowych jabłek dla wybranych technologii przechowywania

M. Sypuła, A. Pietroń ........................................................................................................... 65

System monitoringu słonecznej instalacji energetycznej na bazie przyrzadów

wirtualnych arduino + labview

S. Syrotyuk, V. Syrotiuk, A. Chochowski .............................................................................. 67

Anticorrosion gas nitriding of machine parts

P. Wach, J. Michalski, K. Burdyński .................................................................................... 69

Antykorozyjne azotowanie gazowe przykłady zastosowań przemysłowych

P. Wach, J. Michalski, K. Burdyński .................................................................................... 71

Szybkość tępienia się ostrzy ogniw tnących pił łańcuchowych przy przerzynce drewna

K. Wójcik, T. Kalinowski ...................................................................................................... 73

Шляхи удосконалення конструкцій машин для садіння енергетичної верби

С. Єрмаков .......................................................................................................................... 75

Structure and concept of efficiency of the heat-electromechanical complex for biomass

processing

M. Zablodskiy, A. Zhiltsov, V. Gritsyuk ............................................................................... 77

The development of technically energy-efficient electrical complex for drying bulk

materials based on induction type heat generator

A. Zhyltsov, A. Bereziuk, Sz. Głowacki ................................................................................. 79

Relations between Seed yield and plant nitrogen contents in three Festuca species

G. Żurek, K. Prokopiuk, D. Martyniak, E. Paszkowski, U. Woźna-Pawlak, M. Jurkowski .. 81

Linear electromechanical transducer in the systems of electrodynamic of processing

welded joints

I. Kondratenko, A. Zhyltsov, V. Vasyuk ................................................................................ 83

Development of the method of integral equations for calculation of non-stationary

electromagnetic processes in systems with axial symmetry

A. Zhyltsov, D. Sorokin ........................................................................................................ 84

Potential of Moringa Oleifera as nutrient-agent for biofertilizer production

M. S. Adiaha ......................................................................................................................... 85

Determining the droplet size classification of hollow cone nozzles with droplet image

analysis

E. Urkan, H. Guler ............................................................................................................... 86

Komitet Naukowy .............................................................................................................. 87

Komitet Organizacyjny ..................................................................................................... 87

Inżynieria produkcji rolniczej i leśnej

11

ANALIZA PROCESU TECHNOLOGICZNEGO PRODUKCJI

TARCICY OBRZYNANEJ

Monika Aniszewska, Katarzyna Żurawska

Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych, Wydział Inżynierii Produkcji, Szkoła Głowna Gospodarstwa

Wiejskiego w Warszawie

Zapotrzebowanie na produkty wykonane z surowca drzewnego spowodowało

rozwój tartacznictwa w Polsce i na świecie. Tartak jest miejscem gdzie dostarczony

jest okrągły surowiec drzewny, a następnie poddawany obróbce, w wyniku której

powstaje produkt zwany tarcicą [Dzbeński i inni. 2007, Krzosek, Bacher 2011].

W Polsce w 2015 roku zostało ogółem zużyte 7 330 dam3 tarcicy, w tym iglastej

6 063 dam3. Coraz większe zapotrzebowanie na tarcicę często jest czynnikiem

mobilizującym, dla polskich przedsiębiorców, do inwestycji w park maszynowy w

tartakach. Niestety obecnie, jeżeli chodzi o rozwój tartacznictwa pozostajemy w tyle,

na tle krajów Unii Europejskiej.

Wydajność tartaku zależna jest od wielu czynników takich jak: bliskość i

dostępność surowca, wielkość oraz jakość parku maszynowego, elastyczność, która

wiąże się z dostosowaniem do potrzeb jakie panują w danym czasie na rynku,

konkurencyjność, finansowa płynność, reklama czy atrakcyjność ofert [Krzosek

2012]. W prowadzonych badaniach skupiono się na poznaniu infrastruktury, parku

maszynowego oraz procesów jakie zachodzą w tartaku. Głównym celem pomiarów

była ocena procesu przetarcia tarcicy za pomocą maszyn ustawionych w ciągu

technologicznym w wybranym tartaku. Proces przetarcia drewna zbadano na jego

poszczególnych etapach. Obliczono czas cyklu pozyskania tarcicy z pojedynczej

kłody, bilans czasu pracy, wydajność oraz sporządzono harmonogram pracy w

tartaku. Badania wykonano w tartaku w miejscowości Dalekie - Tartak położonym w

pobliżu Wyszkowa. Opisywany zakład wyposażony był w dwie pilarki ramowe

pionowe dwupoziomowe dwukorbowodowe typ DTRB-63, w pilarkę tarczową

poprzeczną DMDA-50, urządzenie rozdzielcze (DTKA-35), przeznaczone do

prowadzenia i rozdzielania przetartego na traku surowca oraz urządzenie do

sortowania i transportu drewna okrągłego RSTW.

Średni czas przetarcia jednej kłody wynosił 17,5 min. Najdłużej trwającymi

etapami cyklu pracy było przetarcie na pierwszym i drugim traku. Etapem pracy

trwającym najkrócej był czas załadowania surowca na torowisko.

Z pomiaru bilansu czasu pracy, wynikało że w tartaku w czasie ośmiogodzinnej

zmiany roboczej, czas efektywny pracy (T1) wynosił 398 min (82,9%) a straty czasu

były niewielkie i wynosiły 17,1 % (82 minuty).

Średnia miąższość surowca przecieranego w ciągu zmiany roboczej wynosiła

9,24 m3. Wydajność efektywna procesu (W1) to 1,39 m

3.h

-1, a eksploatacyjna (W07) -

1,16 m3.h

-1.

Proces produkcji tarcicy w wyżej wymienionym tartaku zachodził w sposób

płynny bez przestojów między poszczególnymi etapami przetarcia, rozpoczynał się

pobraniem surowca ze składu, a kończył na przetransportowaniu produktu gotowego

Jubileusz 40-lecia Wydziału Inżynierii Produkcji SGGW w Warszawie

12

na skład. Wszystkie etapy były od siebie uzależnione, ponieważ kłoda drewna kolejno

przechodziła przez każdy z nich. Ewentualna awaria maszyn powodowałaby duże

przestoje na całej produkcji. Rozwiązania, które mogłyby poprawić wydajność

produkcji to rozbudowa hali traków oraz utworzenie w niej dwóch linii

produkcyjnych z łączną ilością czterech traków, na dostępnym, wolnym placu na

terenie tartaku. Jednak wymieniona inwestycja wymaga znacznych nakładów

finansowych, ale takie rozwiązanie minimalizuję niemalże do zera straty czasu

związane z przetransportowaniem przetartej pryzmy do drugiego traka. Inną

inwestycją, która wiąże się z mniejszymi kosztami, byłby zakup wózka widłowego.

Za jego pomocą tarcica byłaby dostarczana do suszarni bądź na skład tarcicy.

Rozwiązanie to minimalizuje straty czasu związane z ręcznymi pracami

transportowymi wykonywanymi przez pracowników.

LITERATURA

Dzbeński W., Kozakiewicz P., Wiktorski T. 2007. Sortowanie tarcicy ogólnego

przeznaczenia. Wydawnictwo SGGW, Warszawa.

Krzosek S., Bacher M. 2011. Aktueller Stand der maschinellen Festigkeitssortierung

von Schnittholz in Polen und in Europa. Annals of Warsaw University of Life

Sciences – SGGW. Forestry and Wood Technology 74: 254 – 259.

Krzosek S. 2012. Przegląd technik tartacznych stosowanych w halach przetarcia w

polskich tartakach. Rynek Drzewny. Biuletyn Polskiej Izby Gospodarczej

Przemysłu Drzewnego 1: 9 – 11.


13

ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII W ROLNICTWIE

UKRAINY

Vitaly Bojarchuk1, Oksana Ftoma

2

1Katedra energetyki, Wydział mechaniki i energetyki, Lwowski Narodowy Uniwersytet Rolniczy 2Katedra statystyki i analizy, Wydział ekonomiczny, Lwowski Narodowy Uniwersytet Rolniczy

Górnictwo i energetyka nie bez przesady są głównymi (podstawowymi)

problemami ludzkości. Historia poznania istoty energii i kompleksu energetycznego

oraz procesów, które w nich zachodzą są często wielowarstwowe i przeciwstawne.

Wystarczy powiedzieć, że współcześni fizycy nie mogą do tej pory jeszcze

jednoznacznie określić, co stanowi właściwą energię. Całkowita produkcja energii na

świecie rośnie. W 2000 roku wyniosła ona 13 mld ton p.u., w 2010 r. - 15 miliardów

ton p.u. Według prognoz, ze względu na tendencję rosnącą zapotrzebowania

energetycznego, do 2050 roku produkcja energii na świecie wzrośnie do 21,5 mld ton

p.u. Głównymi składnikami energii produkowanej obecnie są tradycyjne źródła

nieodnawialne: węgiel, ropa, gaz naturalny. Ich udział wynosi 82%. Inne źródła

energii: energia jądrowa - 7%; tradycyjne źródła energii odnawialnej - 10%

(hydroenergia strumieni wodnych - 3%, biomasy w postaci drewna opałowego - 7%);

nowe źródła energii odnawialnej - ok. 1% (energia wiatrowa, słoneczna, geotermalna,

biomasa (z wyjątkiem drewna itp ..) Należy zauważyć, że wskaźnik zużycia energii

na świecie przekracza tempo wzrostu liczby ludności. Światowe rezerwy

nieodnawialnych surowców energetycznych są ograniczone. Sprawdzonych rezerw

oleju zostało na 50 lat, węgla – na 200, gazu ziemnego - na 60, paliwa jądrowego do

200 lat.

Przewiduje się, że do roku 2050 w światowym zużyciu energii udział energii

odnawialnej będzie szybko rosnąć z powodu wykorzystania nowych źródeł, głównie z

biomasy (22%). Ukraina zużywa 230 ... 300 milionów ton p.u. rocznie, którego

główny udział przypada na węgiel, ropę naftową i gaz ziemny. Jeśli węgla według

prognoz ma nam wystarczyć na 1000 lat, to posiadane rezerwy ropy naftowej i gazu,

przy ich aktywnym wykorzystaniu, zostaną wyczerpane w najbliższej przyszłości.

Dostępność własnej energii wytwarzanej w Ukrainie z oleju wynosi tylko 10%.

Dlatego rozwój nowych źródeł energii odnawialnej na Ukrainie nie ma alternatywy.

Obecnie udział energii odnawialnej na Ukrainie to tylko 3,4%, a do 2020 roku

planowany jest wzrost do 15%. Na Ukrainie przyjęto „Program państwowego

podtrzymania rozwoju alternatywnych i odnawialnych energii, małych elektrowni

wodnych i energii cieplnej”, jak również program rozwoju produkcji rzepaku do

2015 r. (Ustawa Ukrainy „O alternatywnych rodzajach paliw ciekłych i gazowych” z

dnia 14.01.2000r., Ustawa Ukrainy „O rozwoju produkcji i konsumpcji biopaliw”

zaktualizowana w 2007r). Największy wzrost w odnawialnych źródłach energii

(OZE) powinny dać paliwa niekonwencjonalne (tłuszcz roślinny, słoma, biomasa,

itp.).

Należy zauważyć, że roczne zużycie energii w produkcji rolnej (PR) Ukrainy

wynosi około 10 - 12 mln ton p.u., lub 3,4% od kwoty ogólnej, którą zużywa nasz


14

kraj. Więcej niż połowa (60-70%) stanowi zużycie energii w PR dla silników

spalinowych, wymagające użycia niewielkich zasobów ropy, których ilość nie tylko

w kraju, ale i na świecie jest ograniczona. W niedalekiej przyszłości znaczną część

(12%) obejmie globalny popyt na olej napędowy pochodzenia roślinnego.

Zastosowanie biodiesla i bioetenolu w produkcji rolnej w obszarach wiejskich

umożliwia złożone rozwiązywanie problemów z dostawami energii, a także potasu i

fosforanów nawozów, karmów białkowych i innych wartościowych produktów.

Zasoby ziemi i warunki klimatyczne Ukrainy mogą zapewnić generowanie dużej

ilości energii pochodzenia roślinnego. W Ukrainie obszary wysiewu rzepaku wzrosły

z 71,3 tys/ha 1991r. do 1,5 miliona hektarów w 2008r., a w 2012 r. – 0,6 miliona

hektarów, ale wydajność jest niska (17 - 22 kg/ha) z potencjałem ukraińskich odmian

40 - 50 kg/ha. Zatem 95% oleju rzepakowego jest eksportowana i tylko mała część

jest przetwarzana w biodiesel. Koszt produkcji biopaliw dla przedsiębiorstw rolnych

zaangażowanych w uprawę roślin oleistych do produkcji biopaliw zależy w dużej

mierze od kosztów nasion i jest zrównana z ceną oleju napędowego.

W kręgach naukowych i wśród polityków, zwłaszcza tych, którzy są związani z

przemysłem naftowym i gazowym lub reprezentują kraje o znaczących złożach ropy i

gazu, jest dyskusja na temat wytwarzania i jakości biopaliwa z oleju rzepakowego.

Argumentem przeciwstawnym są niedobory żywności i niski poziom wydajności

energetycznej biopaliwa, który jest mierzony jako stosunek energii dostarczonej do

produkcji biopaliwa do energii otrzymanej w produkcie końcowym. Niektórzy

naukowcy twierdzą, że koszt biopaliw jest wyższy od paliw na bazie oleju

napędowego. Nie obstajemy za tak uproszczonym i tendencyjnym podejściem do

oceny biopaliw. Opracowaliśmy teoretyczne uzasadnienie dla biopaliw opartych na

wielokryterialnej ocenie produktu, zwłaszcza kryteriów, do których zaliczamy

aspekty: ekonomiczny - oparty na kosztach produkcji i podatkach dochodowych dla

producentów i państwa; środowiskowy - zmniejszenie zanieczyszczenia, niższy efekt

cieplarniany i inne (liczbę tę tylko w rzadkich przypadkach można oszacować

środkami pieniężnymi); społeczny - praca dla ludności; polityczny - niezależność od

krajów eksporterów naftowych; energetyczny - szacuje się uzyskanie więcej energii

w porównaniu ze stosunkiem wydajności energetycznej.


15

ANALIZA MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA BIOMASY

Z ŁUPIN ORZECHÓW

Andrzej Bryś1, Magdalena Sokalska

1, Weronika Bazylak

1, Szymon

Głowacki1, Joanna Bryś

2

1Katedra Podstaw Inżynierii, Wydział Inżynierii Produkcji, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego

w Warszawie 2Katedra Chemii, Wydział Nauk o Żywności, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Wraz z rozwojem cywilizacji rosło zapotrzebowanie na energie. Biomasa, ze

względu na swoje właściwości jest jednym z najistotniejszych składników

odnawialnych źródeł energii. Zgodnie z definicją zapisaną w Dz. U. 2015 poz. 478

(Ustawa z dnia 20 lutego 2015 r.) do biomasy możemy zaliczyć łupiny orzecha, jako

odpad z przemysłu spożywczego. W związku ze znaczącym spożyciem orzechów w

świecie, które ma tendencję wzrostową, ilość odpadu produkcyjnego w postaci łupin

jest istotny.

Przedmiotem analiz były łupiny orzechów, które są najczęściej uprawiane w

świecie czyli orzechy ziemne, laskowe, włoskie oraz pistacje.

Rysunek 1. Produkcja wybranych orzechów na świecie w latach 2004 – 2015

(Źródło: Internet 1).

Orzechy ziemne mają największy udział w produkcji wszystkich orzechów na

świecie i w ostatnich latach ma tendencje wzrostowa (rys. 1). Ze względu na

zawartość łupiny, przeanalizowano także ilość produkowanych orzechów laskowych,

włoskich oraz pistacji (rys. 2). Stwierdzono, że produkcja tych orzechów ma

tendencję wzrastającą, a ilość odpadu w postaci łupiny jest coraz większa. Warto

zaznaczyć, że orzech laskowy i włoski jest uprawiany w Polsce a jego produkcja w

przypadku orzecha laskowego wynosi ponad 3 tys. ton rocznie w ostatnich latach

[Ciemniewska-Żytkiewicz H. i in., 2015].

Przedmiotem badań były łupiny orzecha ziemnego, laskowego, włoskiego i

pistacji. Orzechy wraz z łupinami zostały pobrane z linii produkcyjnej zakładu

przemysłu spożywczego lub też zakupione w sklepach z przeznaczeniem do

bezpośredniej konsumpcji.

0

10

20

30

40

50

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2014 2015

W m

ln t

on

Orzech ziemny Orzech laskowy, włoski, pistacjowy


16

Rysunek 2. Produkcja orzechów laskowych, włoskich i pistacjowych na świecie w

latach 2004 – 2015 (Źródło: Internet 1).

W badaniach oznaczono masę łupiny w ogólnej masie orzechów, zawartość wody

metodą suszarkowo-wagową, popiołu w piecu muflowym oraz ciepła spalania.

Wybrane wyniki badań przedstawiono w tabeli nr 1.

Tabela 1. Wyniki pomiarów dotyczących łupin orzechowych

Łupina

orzecha

Udział łupiny w

masie orzecha %

Zawartość wody u

(kg wody/kg sm)

Wilgotnosć

%

Zawartość

popiołu %

Ziemny 30,2 0,050 4,8 2,00

Laskowy 67,7 0,158 13,7 0,74

Włoski 60,7 0,124 11,0 1,38

Pistacjowy 57,0 0,002 0,2 1,42

Można stwierdzić, że łupiny orzechów jako odpad z przemysłu spożywczego są

dobrym biopaliwem przeznaczonym do spalania na cele energetyczne. Niewielka

zawartość wody, a także niska zawartość popiołu sprawia, że jest to bardzo pożądana

biomasa. Ilość produkowanych orzechów w skali światowej jest bardzo duża (ponad

35 mln. ton w 2014 i 2015 roku), jednakże istnieje problem w pozyskaniu

odpowiedniej masy łupin szczególnie w warunkach polskich. Jest to spowodowane

sporym rozdrobnieniem zakładów zajmujących się przetwórstwem orzechów oraz

bezpośrednią konsumpcja.

LITERATURA:

Ciemniewska-Żytkiewicz H., Verardo V., Pasini F., Bryś J., Koczoń P., Fiorenza

Caboni M.(2015). Determination of lipid and phenolic fraction in two hazelnut

(Corylus avellana L.) cultivars grown in Poland. Food Chemistry, 168: 615–622.

Dz. U. 2015 poz. 478. Ustawa z dnia 20 lutego 2015 r. o odnawialnych źródłach

energii.

Internet 1. https://www.nutfruit.org/wp-continguts/uploads/2015/11/global-statistical-

review-2014-2015_101779.pdf Data:13.05.2017

0

500

1 000

1 500

2 000

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2014 2015

W t

ys.

to

n

Laskowy Włoski Pistacjowy


17

BADANIA ROZDRABNIANIA ZIARNA KUKURYDZY

Jarosław Chlebowski, Stanisław Gach, Adrian Banasiak

Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych, Wydział Inżynierii Produkcji, Szkoła Główna Gospodarstwa

Wiejskiegow Warszawie

Wśród roślin uprawianych na paszę bardzo duże znaczenie ma ziarno kukurydzy

[Grochowicz i Zawiślak 2012]. Zwiększenie strawności składników pokarmowych

znajdujących się w ziarnie kukurydzy uzyskuje się poprzez uszkodzenie stwardniałej

i włóknistej okrywy nasiennej. Proces ten powoduje zdecydowanie lepsze przenikanie

soków trawiennych i lepsze wykorzystanie paszy. Zbyt słabe rozdrobnienie ziarna

powoduje niedostateczne przyswajanie paszy przez zwierzęta. Ziarno zbyt

rozdrobnione prowadzi to chorób układu pokarmowego i powoduje zwiększenie

udziału cząstek pylistych w powietrzu znajdującym się w budynkach inwentarskich

oraz w pomieszczeniach w których rozdrabniane jest ziarno [Chlebowski i

Nowakowski 2008].

Proces rozdrabniania materiałów pochodzenia roślinnego wymaga poniesienia

istotnych nakładów energetycznych. Dlatego należy dążyć do ograniczenia zużycia

energii podczas rozdrabniania pasz zmniejszając w ten sposób koszty chowu

zwierząt. Na efektywność procesu rozdrabniania ziarna ma wpływ typ użytych

maszyn i ich parametry techniczne [Chlebowski i Nowakowski 2008]. Istotne

znaczenie w procesie rozdrabniania ziarna mają także jego właściwości fizyczne

(sprężystość, kruchość, twardość) oraz właściwości chemiczne (zawartość włókna,

tłuszczu oraz wody) ziarna [Grochowicz 1998]. Wśród tych czynników istotną rolę

odgrywa wilgotność rozdrabnianego materiału [Zawiślak 2006].

Z przeglądu literatury wynika, że wraz ze wzrostem wilgotności ziarna wyraźnie

rosną jednostkowe nakłady energii rozdrabniania ziarna stosując maszyny bijakowe

[Grochowicz i Zawiślak 2000]. Natomiast podczas zgniatania ziarna uzyskuje się

zmniejszenie energii jednostkowej wraz ze wzrostem wilgotności zgniatanego

surowca [Zawiślak 2006].

Celem pracy było określenie wpływu parametrów technicznych gniotownika z

dwoma gładkimi walcami na energochłonność procesu rozdrabniania ziarna

kukurydzy.

Badania przeprowadzono na przygotowanym stanowisko badawczym, w skład

którego wchodził gniotownik walcowy napędzany silnikiem elektrycznym. W

badaniach do pomiarów energetycznych wykorzystano momentomierz indukcyjny

MIR1000 wraz z integralnie połączonym obrotomierzem, wagę elektroniczną CLP

500/LC510 z wyjściem analogowym do kontrolowania wydajności pracy

gniotownika, a także wagę elektroniczną do odważania wejściowych próbek ziarna.

System pomiarowo-rejestrujący wyposażony został we wzmacniacz DMCplus i

komputer z programem Catman 2.1. Badania przeprowadzono dla dwóch wilgotności

ziarna kukurydzy: 14% i 24%. Stosowano dwie prędkości obrotowe walców

zgniatających oraz trzy szczeliny pomiędzy walcami: 1,8; 2,2; 2,6 mmm.

Na rysunku 1 przedstawiono wyniki wyznaczonej energii jednostkowej


18

rozdrabniania ziarna kukurydzy o wilgotności 24%.

Rysunek 1. Energia jednostkowa dla różnych szczelin między walcami zgniatającymi

i ich prędkości obrotowych przy wilgotności ziarna 24%

Na podstawie wyników badań rozdrabniania ziarna kukurydzy gniotownikiem

walcowym stwierdzono statystyczny wpływ wilgotności ziarna i wielkości szczeliny

między walcami na wydajność i energię jednostkową rozdrabniania ziarna

kukurydzy.

LITERATURA

Chlebowski J. Nowakowski T. Analiza stopnia rozdrobnienia ziarna pszenicy. Inżynieria Rolnicza, 2008, 1(99): 65-70.

Grochowicz J. (red.) 1998. Zaawansowane techniki wytwarzania przemysłowych

mieszanek paszowych. Lublin.

Grochowicz J., Zawiślak K. 2000. Badania porównawcze energochłonności

rozdrabniania nasion w wlewniku walcowym i rozdrabniaczu bijakowym. Post.

Tech. Przetw. Spoż. 1 (17), 5-6.

Grochowicz J., Zawiślak K. 2012. Energooszczędne przetwarzanie ziarna kukurydzy.

Inżynieria przetwórstwa spożywczego, nr 2, s. 15-18.

Zawiślak K. 2006. Przetwarzanie ziarna kukurydzy na cele paszowe. Rozprawa

naukowa. Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Lublinie.

0

2

4

6

8

10

12

14

1,8 2,2 2,6

En

erg

ia j

edn

ost

ko

wa [k

Wh

tsm

-1]

Szczelina [mm]

300 obr min

548 obr min

-1

-1


19

IDENTIFICATION OF THE IMPACT OF LIGHT ON PLANT

DEVELOPMENT

Volodymyr Reshetiuk, Vitali i Lysenko, Volodymyr Miroshnyk,

Bohdan Kuliak

Department of Automation and Robotic Systems, Education and Research Institute of Energetics,

Automation and Energy Efficiency, National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine

The illumination has a significant effect on the intensity of plant photosynthesis

(Fig. 1).

Figure 1. Dependence of photosynthetic intensity on light intensity [Olle et al. 2013].

Individual reactions of photosynthesis require light of different wavelengths for

their realization. From this we can conclude that the intensity of photosynthesis can

also be determined by the spectral composition of light. This indicates that when

choosing the lamps to illuminate the greenhouse, one must also take into account the

spectral characteristics of the lamps [Mitchell et al. 2012].

Our studies to determine the intensity of solar radiation in the greenhouse during

the year (JSC «Combine «Teplichny», Ukraine) (Fig. 2), allowed to obtain models of

the intensity of sunlight 𝑆(𝑡) (J/cm2), assimilation natural light 𝑆𝑑 (𝑡) and

assimilation lighting 𝑆𝑘(𝑡) (necessary for plants) (mol/day):

44324 1000068.107225.05932.140426.5751046572.1)( tttttS

483523 1099411.31076987.21008486.510106.073691.4)( tttttSd 493724 105881.21085394.81085651.417413.010609.9)( tttttSk

where, t – time.

0

1

2

3

4

0 100 200 300 400 500

Inte

nsi

ty o

f p

hoto

syn

thes

is

Light intensity


20

Figure 2. The average value of the intensity of illumination in the greenhouse.

The curves (Fig. 3) show that during the first and last three months of the year, a

different intensity of plant illumination is necessary, which gives a significant

increase in the grown production.

Figure 3. Zones of planting plants in the greenhouse for a year.

Changing the growing season of tomatoes with increasing fructification intensity

in the winter can lead to an increase in the company's profits. So the change in the

prices of tomatoes (UAH) In 2016 in Kiev (Fig. 4) is described by the dependence: 483623 100869.1109489.41023957.140874.02965.69)( tttttC

Figure 4. The average value of prices in Kiev for tomatoes is monthly and is

calculated on the model.

LITERATURA

Mitchell CA, Both A, Bourget CM, Kuboto C, Lopez RG, Morrow RC, Runkle S.

LEDs: the future of greenhouse lighting. Chron Hortic 2012;55:6–12.

Olle M, Virsile A. The effect of light-emitting diode lighting on greenhouse plant

growth and quality. Agric Food Sci 2013;22:223–34.


21

WPŁYW DODATKU CELULOZY MIKROKRYSTALICZNEJ

NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE POWŁOK

SKROBIOWYCH

Adam Ekielski , Tomasz Żelaziński , Ewa Tulska

Katedra Organizacji i Inżynierii Produkcji, Wydział Inżynierii Produkcji, Szkoła Główna Gospodarstwa


Nieustannie zmniejszające się zasoby naturalne, w tym złoża surowców

petrochemicznych stawiają przed naukowcami nowe wyzwania. Jednym z nich jest

zastępowanie polimerów z surowców syntetycznych polimerami pochodzenia

naturalnego. Polimery syntetyczne używane są w przemyśle spożywczym ze względu

na dużą dostępność surowców do produkcji, niską cenę, łatwość transportowania,

barierowość dla gazów, zapachów, czy pary wodnej. Niestety są nieprzyjazne dla

środowiska naturalnego ze względu na swój długi czas rozkładu. Pozyskiwane tzw.

biopolimery, co prawda wymagają specjalnych miejsc składowania i warunków

kompostowania, jednak zwykle w krótkim okresie czasu łatwo ulegają procesowi

naturalnego rozkładu w środowisku naturalnym. Powszechnie wykorzystywanym

surowcem stosowanym w produkcji naturalnych wyrobów biodegradowalnych jest

skrobia oraz celuloza, to jednocześnie najbardziej rozpowszechnione polisacharydy

roślinne. Z surowców tych wytwarzana jest m.in. skrobia termoplastyczna (TPS),

która jest w pełni biodegradowalna i charakteryzuje się korzystnymi właściwościami

fizykochemicznymi [Żuchowska i in. 2011, Basiak i in. 2013]. Stale poszukiwane są

jednak różnego rodzaju dodatki umożliwiające poprawienie właściwości fizycznych

takich produktów oraz bardziej precyzyjne zaplanowanie czasu rozkładu. Jednym z

takich dodatków jest celuloza mikrokrystaliczna, która jest obecnie obiektem

zainteresowań wielu naukowców, a prace nad tym surowcem obejmują

wykorzystanie celulozy również do opakowań produktów żywnościowych [Alves i

in. 2015; Paunonen 2013; Pereda i in. 2011].

Celem opracowania było sprawdzenie mechanicznych właściwości skrobi

termoplastycznych z dodatkiem celulozy mikrokrystalicznej, przeznaczonych np. do

powlekania i wzmocnienia struktury biodegradowalnych talerzyków otrębowych.

Poszczególne próbki powłok skrobiowych wykonano w warunkach

laboratoryjnych ze składników takich: jak skrobia ziemniaczana, gliceryna roślinna

oraz celuloza mikrokrystaliczna. Maksymalny dodatek celulozy mikrokrystalicznej

wynosił 40% s.m. Poszczególne powłoki poddano badaniom wytrzymałościowym.

W badaniach wyznaczano: maksymalną siłę zarejestrowaną w czasie rozciągania

próbki, naprężenia występujące w przekroju poprzecznym próbki w miejscu

przewężenia bezpośrednio przed rozerwaniem, siłę potrzebną do przebicia próbki

trzpieniem okrągłym. Na podstawie uzyskanych w badaniach danych wyznaczono:

wytrzymałość na rozciąganie - Ts [MPa], naprężenia zrywające - Bs [MPa] i siłę

maksymalną w czasie zrywania próbki - Fmax [N]. Wyznaczona także wartości

Modułu Younga (E). W badaniach stwierdzono, że udział celulozy mikrokrystalicznej w mieszance ze


22

skrobią termoplastyczną spowodował poprawienie właściwości mechanicznych

uzyskanych materiałów biodegradowalnych. Najbardziej intensywną poprawę

parametrów wytrzymałościowych powłok skrobiowych uzyskano przy 10% udziale

celulozy mikrokrystalicznej. Dalszy wzrost udziału celulozy mikrokrystalicznej w

składzie próbek powodował poprawę właściwości mechanicznych, jednak wzrost ten

nie był intensywny. Zaobserwowano również, że Moduł sprężystości Younga

wyraźnie zwiększał się wraz z każdym udziałem celulozy mikrokrystalicznej.

LITERATURA

Alves, J. S., Dos Reis, K. C., Menezes, E. G. T., Pereira, F. V., & Pereira, J. (2015).

Effect of cellulose nanocrystals and gelatin in corn starch plasticized films.

Carbohydrate polymers, 115, 215-222.

Basiak E., Lenart A. 2013. Powłoki skrobiowe stosowane w opakowalnictwie

żywności. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 1 (86), 21 – 31.

Paunonen, S. (2013). Strength and Barrier Enhancements of Cellophane and Cellulose

Derivative Films: A Review. BioResources, 8 (2), 3098-3121.

Pereda, M., Amica, G., Rácz, I., & Marcovich, N. E. (2011). Structure and properties

of nanocomposite films based on sodium caseinate and nanocellulose fibers.

Journal of Food Engineering, 103(1), 76-83.

Żuchowska D., Steller R., Meissner W. 2007. Kompozyty polimerowe podatne na

(bio)degradację. Polimery, 52, 7-8, 524 – 531.


23

NAKŁADY PONOSZONE NA ZAKISZANIE WYSŁODKÓW

BURACZANYCH

Stanisław Gach, Jarosław Chlebowski, Tomasz Nowakowski ,

Monika Jaremczuk



Wysłodki buraczane stanowiące produkt uboczny w produkcji cukru są

wartościową paszą w żywieniu niemal wszystkich grup zwierząt gospodarskich.

Muszą być jednak odpowiednio zakonserwowane poprzez suszenie lub znacznie

tańsze zakiszanie [Jaremczuk 2017]. Zakiszanie wysłodków podobnie jak innych

podobnych surowców roślinnych może odbywać się w silosach przejazdowych lub

workach foliowych [Chlebowski i in. 2008, Jaremczuk 2017]. Najnowszą formą jest

zakiszanie w belach cylindrycznych owijanych samoprzylepną folią z

wykorzystaniem stacjonarnych prasoowijarek [Dulcet i in. 2008, Jaremczuk 2017,

Wyss 2003].

Celem pracy było określenie jednostkowych nakładów eksploatacyjnych

i kosztów ponoszonych na prasowanie i owijanie wysłodków buraczanych.

Dla zrealizowania celu pracy przeprowadzono badania eksploatacyjne i

energetyczne procesu prasowania i owijania bel w warunkach produkcyjnych w

Cukrowni Werbkowice. Dokonano m. in. szczegółowego chronometrażu pracy dla

ustalenia czasów realizacji poszczególnych operacji pozwalających na określenie

wskaźników eksploatacyjnych potrzebnych w dalszych obliczeniach. Jednym ze

wskaźników oceny technologii były jednostkowe koszty ponoszone w przyjętych

wariantach technologicznych odniesione do masy zakiszanego surowca i w

przeliczeniu na masę suchej substancji określone na postawie własnego algorytmu

obliczeniowego. Wykorzystano przy tym także wyniki badań i analiz prowadzonych

w Katedrze Maszyn Rolniczych i Leśnych SGGW w Warszawie [Chlebowski i in.

2008, Gach i in. 2010]. Rozpatrzono trzy warianty prasowania i osłaniania bel, a

mianowicie:

• technologia stosowana w Cukrowni Werbkowice - „wiązanie” bel siatką, a

następnie owijanie folią samoprzylepną – określona jako TSW,

• technologia alternatywna - „wiązanie” bel cienką folią, następnie owijanie folią

samoprzylepną – TSA,

• technologia identyczna jak poprzednia, czyli „wiązanie” bel cienką folią, a

następnie owijanie z nakładaniem mniejszej liczby warstw folii – TP.

Wartości kosztów jednostkowych w odniesieniu do masy suchej substancji

przedstawiono na rysunku 1. Jak można zauważyć koszty całkowite w dwóch

pierwszych wariantach są niemal identyczne, co wynika nie tylko z takiej samej

liczby nałożonych warstw folii do owijania, ale też z takich samych kosztów siatki i

cienkiej folii do „wiązania” bel. Wprawdzie zużycie folii i siatki na bele nie jest

identyczne, ale równoważy to zróżnicowana cena materiałów pomocniczych. Jak

łatwo zauważyć w strukturze kosztów dominujący jest udział materiałów


24

pomocniczych i zastosowanych maszyn.

Rysunek 1. Koszty jednostkowe w odniesieniu do jednostki suchej masy substancji

Wnioski

Z analizy całkowitych kosztów jednostkowych wynika, że w technologii TSW i

TSA koszty są zbliżone na poziomie ok. 110 zł∙ts.m.-1

, zaś w technologii TP wynoszą

87,80 zł∙ts.m.-1

, a zatem są o 20% mniejsze.

W strukturze kosztów największy udział mają koszty ponoszone na materiały

pomocnicze, które mieszczą się w zakresie od ok. 74 zł∙ts.m.-1

w wariantach TSW i

TSA do 51,30 zł∙ts.m.-1

w TP, co stanowi odpowiednio ok. 67% i 52% kosztów

całkowitych.

Znaczący jest też udział kosztów zastosowanych maszyn i urządzeń który wynosi

ok. 30 zł∙ts.m.-1

co stanowi 27,5% w technologiach TSW i TSA i 35% w technologii

TP.

LITERATURA

Chlebowski J., Gach S., Gozdalik I., Kowalski P. 2008. Analiza nakładów

ponoszonych na zbiór i zakiszanie ziarna kukurydzy. Inżynieria rolnicza, 1: 71-76.

Dulcet E., Kaszkowiak J., Ledochowski P. 2008. Zakiszanie wysłodków buraczanych

w belach cylindrycznych. Inżynieria Rolnicza. Nr 4 (102): 241-248.

Gach S., Piotrowska E., Skonieczny I. 2010. Foil consumption in wrapping of the

single green forage bales. Annals of Warsaw Agricultural University of Life

Sciences - SGGW Agriculture, 56: 13-20.

Jaremczuk M. 2017. Zakiszanie wysłodków buraczanych z zastosowaniem

prasoowijarki. Praca inżynierska. WIP, SGGW, ss. 53.

Wyss U. 2003: Silierung von Apfel und ein Birnentrester. Agrarforschung, nr 10 (3),

104-109.

30,67 30,65 30,66

1,44 1,44 1,44

4,42 4,42 4,42

74,12 74,4

51,3

0

20

40

60

80

100

120

TSW TSA TP

Kosz

ty z

ł ts

.m-1

Koszty materiałów

pomocniczych

Koszty robocizny

Koszty paliwa

Koszty maszyn i

urządzeń


25

WYKORZYSTANIE NAZIEMNEGO SKANOWANIA

LASEROWEGO (TLS) DO OKREŚLANIA BIOMASY

ENERGETYCZNEJ NA POWIERZCHNIACH ZRĘBOWYCH W

DRZEWOSTANACH SOSNOWYCH

Arkadiusz Gendek1, Piotr Wężyk

2

1Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych, Wydział Inżynierii Produkcji, Szkoła Główna Gospodarstwa

Wiejskiego w Warszawie 2Instytut Zarządzania Zasobami Leśnymi, Wydział Leśny, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

Podstawowym źródłem danych przestrzennych (geometrycznych) i atrybutowych

(opisowych) w nadleśnictwach są bazy Leśnej Mapy Numerycznej (LMN) oraz tabele

Systemu Informatycznego Lasów Państwowych (SILP) a także cyfrowe ortofotomapy

lotnicze (raz na 10 lat). Na bieżąco część z tych baz jest aktualizowana poprzez

rejestrację zmian powierzchni leśnych na podstawie pomiarów GNSS.

Duża część informacji na temat drzewostanu jest pozyskiwana podczas

inwentaryzacji lasu metodami tradycyjnymi bazującymi na pomiarach i obserwacjach

bezpośrednich (wysokościomierz, średnicomierz, taśma), choć coraz częściej

wykorzystuje się także dane teledetekcyjne zarówno satelitarne (np. obrazy

wysokorozdzielcze) jak i lotnicze (zdjęcia lotnicze, ortofotomapy, lotnicze

skanowanie laserowe). Ta ostatnia technologia sprawia iż stosowanie technologii

LiDAR (Light detection and Ranging) jest konkurencyjne w stosunku do

tradycyjnych metod geodezyjnych i fotogrametrycznych ze względu na: dużą

wydajność w wykonaniu opracowań masowych o wysokiej dokładności oraz

możliwości integracji skaningu laserowego z sensorami rejestrującymi w zakresie

optycznym promieniowania. Technologia skaningu naziemnego (TLS; Terrestrial

Laser Scanning), dostarczająca dużej liczby precyzyjnych pomiarów

przestrzennych (3D), przy dużej automatyzacji przetwarzania i klasyfikacji chmury

punktów jest sprawdzonym narzędziem stosowanym także w leśnictwie krajów

wysokorozwiniętych szczególnie w badaniach i monitoringu biomasy drzew

i drzewostanów

Technologia TLS może być z powodzeniem zaimplementowana do określania

biomasy pozostawianej na powierzchniach pozrębowych, która jest wystawiana przez

nadleśnictwa PG LP na aukcjach internetowych i sprzedawana na cele energetyczne.

W praktyce, wstępny szacunek miąższości w celu wystawienia surowca na aukcji

internetowej odbywa się dla tzw. pozostałości drzewnych „gat. M2E”, natomiast

ostateczny pomiar, rozliczenie i ewidencja sprzedaży przyporządkowana jest

w zależności od rodzaju artykułu finalnego wyrobionego przez nabywcę, gdzie

produktem końcowym są zrębki energetyczne lub baloty.

Szacowanie przewidywanej miąższości pozostałości zrębowych dla danej pozycji

cięć lub surowca pochodzącego z uprzątania w ramach melioracji agrotechnicznych

wykonuje się na podstawie tzw. lustracji na gruncie z wykorzystaniem danych

archiwalnych. W przypadku powierzchni zrębowych szacuje się, iż pozostałości

drzewne stanowią około 10-15% pozyskanej masy grubizny, przy czym, zasobność


26

powierzchni zrębowej zależy w głównej mierze od składu gatunkowego drzewostanu,

jego wieku, bonitacji i zasobności siedliska oraz wielu innych czynników.

Szacowanie pozostałości drzewnych obarczone jest jednak dopuszczalnym

błędem, który ze strony leśniczego może wynosić do ±40%. Z punktu widzenia

odbiorcy, będącego jednocześnie dostawcą zrębków do elektrowni, taka wartość

błędu jest niedopuszczalna ze względów biznesowych. Umowy zawierane z zakładem

energetycznym na dostawy zrębków, zazwyczaj dopuszczają różnice w dostawach na

poziomie nie wyższym niż 10-20%.

Dla podmiotu gospodarczego uprzątającego powierzchnię pozrębową

i rozdrabniającego pozostałości, nie jest zasadniczym problemem jeśli leśniczy nie

doszacuje biomasy M2E i wystawi na aukcję mniej niż zostanie pozyskane

w rzeczywistości. Problem pojawia się gdy leśniczy przeszacuje oczekiwaną biomasę

do sprzedaży i nie będzie możliwości realizacji pełnej dostawy do elektrowni.

Aby zminimalizować błąd szacowania popełniany przez leśniczego i określić

ilości pozostałości zrębowych na powierzchniach pozrębowych, które wystawiane są

do sprzedaży, autorzy podjęli próbę wykorzystania technologii LiDAR (ALS oraz

TLS) do opracowania modelu opisującego wielkość tej biomasy (M2E). Główne

założenie bazuje na określeniu korelacji pomiędzy wybranymi statystykami

(indeksami) 3D drzewostanu opisywanymi dzięki analizie chmur punktów ALS,

a danymi (biomasa) otrzymanymi na podstawie naziemnego skanowania laserowego

(TLS) stosów przygotowanych do zrębkowania (rys. 1) oraz informacji o masie

sprzedanej do elektrowni. Określenie współczynników pomiędzy objętością stosów a

biomasą oraz wskaźnikami 3D wyznaczonych na podstawie danych ALS pozwoli na

lepsze oszacowanie biomasy w całym nadleśnictwie na podstawie zbioru uczącego.

Do pomiarów i opracowania danych TLS wykorzystano skaner FARO X130 oraz

oprogramowanie FARO Scene oraz TerraScan (Terrasolid). Zastosowano metodę

wielostanowiskową (9 stanowisk). Do łączenia ze sobą poszczególnych skanów

wykorzystano sfery referencyjne oraz targety umieszczone na czołach kłód

wystających ze stosu. Dane ALS pochodzą z lotniczego skanowania laserowego

wykonanego w ramach projektu ISOK (4 pkt. /m2).

Rysunek 1. Chmura punktów reprezentująca stos pozostałości zrębowych przy

drodze technologicznej w Nadleśnictwie Nidzica, oddział 94d (widok z góry i profil

podłużny; kolorystyka po wysokości względnej.


27

WPŁYW SPOSOBU ZAGĘSZCZANIA GLEBY NA WSKAZANIA

SOND STOŻKOWYCH W POMIARACH ZWIĘZŁOŚCI

Jacek Klonowski , Jerzy Buliński, Ola Narewska



Intensywna uprawa roli powoduje szereg negatywnych efektów, do których

przede wszystkim można zaliczyć przyrost zagęszczenia gleby w warstwie ornej i

poniżej. Gęstość gleby uważana jest jako najważniejszy czynnik wpływający na

wzrost jej zwięzłości. Te dwa parametry, uznawane za fizyczne właściwości gleby

mają znaczący wpływ na jej urodzajność oraz rozwój roślin, a także wpływają na

podjęcie decyzji odnośnie wyboru odpowiednich maszyn rolniczych do uprawy

gleby.

Celem badań było uzyskanie informacji w jakim stopniu sposób zagęszczania

gleby wpływa na wskazania sond stożkowych w pomiarach jej zwięzłości w

zależności od wymiarów sondy.

Badania przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych na specjalnie do tego celu

skonstruowanym stanowisku, które składało się z cylindra o średnicy wewnętrznej

204,3 mm i wysokości 420 mm oraz z tłoka o średnicy 198 mm do zagęszczania

gleby. Trzonek tłoka zagęszczającego glebę był połączony z siłownikiem

hydraulicznym, który był zasilany olejem z hydraulicznej przystawki napędowej.

Przystawka napędowa pozwalała na regulacje maksymalnej wartości ciśnienia oleju

podawanego do cylindra hydraulicznego, co wykorzystywano do zmiany nacisku

tłoka na glebę.

Pomiary zwięzłości wykonano na glebie o wilgotności 8 i 11% dla:

dwóch wartości sił działających na tłok zagęszczający glebę w cylindrze: 3 i

5 kN

dwóch sposobów zagęszczania gleby w cylindrze: jednorazowego i

warstwowego,

czterech sond stożkowych oznaczonych symbolami:

S130 - pole powierzchni podstawy stożka 1 cm2, kąt rozwarcia stożka

30,

S160 - pole powierzchni podstawy stożka 1 cm2, kąt rozwarcia stożka

60,

S330 - pole powierzchni podstawy stożka 3,33 cm2, kąt rozwarcia

stożka 30

S360 - pole powierzchni podstawy stożka 3,33 cm2, kąt rozwarcia

stożka 60

Podczas badań stosowano dwa sposoby wsypywania i zagęszczania gleby w

cylindrze. Zagęszczanie jednorazowe gleby w cylindrze polegało na całkowitym

wypełnieniu cylindra glebą luźną i zagęszczeniu jej tłokiem na który działała siła

3 lub 5 kN, natomiast warstwowe zagęszczanie polegało na czterokrotnym


28

wsypywaniu gleby do cylindra i jej zagęszczaniu. Wysokość pierwszej warstwy gleby

luźnej w cylindrze wynosiła 150 mm, a trzech następnych 90 mm. Dla stosowanych

sposobów zagęszczania wysokość gleby luźnej wsypanej do cylindra była jednakowa

i wynosiła 420 mm. Przed zagęszczeniem średnia gęstość luźnej gleby o wilgotności

8% wynosiła 1,02 gcm-3

oraz 1,10 gcm-3

o wilgotności 11%, natomiast na rysunku 1

przedstawiono zbliżone wartości gęstości gleby, które otrzymano przez różne

sposoby zagęszczania.

Rysunek 1. Średnia gęstość gleby w zależności od sposobu jej zagęszczania

i wilgotności

Przeprowadzone badania wykazały, że uzyskiwanie jednakowego poziomu

gęstości gleby odmiennymi metodami różnicowało jej zwięzłość.


29

POPRAWA TECHNOLOGII OBRÓBKI POZBIOROWEJ

NASION RZEPAKU OZIMEGO

S. Kovalyshyn, O. Shvets, V. Dadak, Y. Husak

Katedra samochodów i traktorów, Wydzial mechaniky i energetyki, Lwowski Narodowy Uniwersytet

Rolniczy

Wydajność rzepaku w gospodarstwach UE wynosi 40 ... 45 kg/ha.

W gospodarstwach Ukrainy liczba ta nie przekracza 35 kg/ha. Jednym z głównych

tego powodów jest stosowanie w złego materiału siewnego. W związku z tym,

zmniejsza się wydajności rzepaku ozimego. Aby wyeliminować tę wadę trzeba

osiągnąć poprawę technologii oczyszczania nasion po zbiorze danej kultury. Jednak

z naszej analizy wynika, że w wielu przypadkach one nie mogą dostarczyć

przygotowania jakościowego nasion rzepaku upraw zimowych i dostosowania ich do

wymagań jakościowych obowiązujących norm. Głównym tego powodem jest

obecność dodatków ciężkooddzielanych nasion i znacząca liczba nasion biologicznie

niskiej jakości (skurczonych, o uszkodzonej powłoce, pękniętych), których

właściwości fizyczne i mechaniczne niewiele różnią się od roślin nasiennych.

Znaczną poprawę technologii obróbki pozbiorowej nasion rzepaku ozimego

uzyskujemy przez zastosowanie technologii ich oczyszczenia w elektroseparatorach,

gdzie podział ciężkooddzielanych zanieczyszczeń i niekondycyjnych nasion odbywa

się za ich właściwościami fizycznymi, mechanicznymi i elektrycznymi.

Proponujemy konstrukcję takiego elektroseparatora (rys. 1), który jako główny

organ roboczy wykorzystuje ruchomą równię pochyłą, a jako dodatkowy - układ pola

elektrycznego.

Rysunek 1. Schemat technologiczny elektroseparatora: 1 - zbiornik nasion

kondycyjnych; 2 – wałek prowadzony; 3 - płótno oczyszczające; 4 - źródło

wysokiego napięcia; 5 - podajnik lejka; 6 - elektroda wieńcząca; 7 - wałek

prowadzący; 8 - szczotka czyszcząca; 9 - uziemienie; 10 – zbiornik odpadów.

Podczas oddzielania w tym elektroseparatorze ciężkooddzielane

zanieczyszczenia, nasiona chwastów, jak również różne niekondycyjne nasiona


30

otrzymują większy, niż jakościowy materiał siewny ładunek elektryczny, tak że są

one dociskane z większą siłą do powierzchni przewodzącej i są wyrzucane do

zbiornika odpadów 10. Nasiona jakościowe odchodzą do zbiornika 1.

Poprzez prowadzenie wielu eksperymentów wyznaczono podstawowe parametry

technologiczne elektroseparatorów - pole elektryczne E (kV/cm), prędkość

płaszczyzny nachylonej Vn (m / c) i kąt jej nachylenia do poziomu ɑ (°), w której

proces elektroseparacji jest najbardziej skuteczny. Potwierdzeniem tego są wyniki

dodatkowego czyszczenia nasion odmiany rzepaku ozimego Danhal (Tabela 1).

Tabela 1. Optymalne parametry pracy elektroseparatora

Parametry regulowane Wartość

Wartość nasion

niekondycyjnych Kiełkowanie

laboratoryjne

% Przed

obróbką Po obróbce

Kąt pochylenia

płaszczyzny

separującej(α), stopni

9

18,3 2,1 98,9 Prędkość ruchu

płaszczyzny separującej

(Vn), m/s

0,07

Napięcie pola

elektrycznego (E) kV / cm 2

W wyniku przeprowadzonej elektroseparacji zawartość ziarna niekondycyjnego

zmniejszyła się z 18,3% do 2,1%, a kiełkowanie laboratoryjne wzrosło do 98,9%.

Wyniki te potwierdzają celowość proponowanej obróbki pozbiorowej i

technologii separowania mieszanek materiału siewnego rzepaku ozimego.

LITERATURA

Kovalyshyn S., Shvets O. 2012. Wyniki badań procesu dalszego oczyszczania

nasion rzepaku ozimego w separatorze elektrofrykcyjnym / Prace naukowe. Ruse

University " Ангел Кънчев ", tom 51, seria 1.1. Maszyny rolnicze i technologii.

Rolnicza Nauka i weterynarii. Naprawa i niezawodność. - 56-60.

Kovalyshyn S. Shvets O., Grundas S., Tys J. 2013. Use of the electro-separation

method for improvement of the utility value of winter rapeseeds / Int. Agrophys.

27., 419 – 424.

Kovalyshyn S. Shvets O., Holodnyak R. 2010. Description of parameters of electric

separator of rape seed mixtures / Teka. Commision of motorization and power

industry in agriculture. Volume X., 186 – 193.


31

ZASTOSOWANIE ODWADNIANIA OSMOTYCZNEGO

I POTENCJAŁU PROZDROWOTNEGO ARONII W

KREOWANIU WŁAŚCIWOŚCI BIOAKTYWNYCH

SUSZONYCH JABŁEK

Jolanta Kowalska, Hanna Kowalska, Justyna Osmycka, Dorota Miarka

Katedra Biotechnologii, Mikrobiologii i Oceny Żywności, Wydział Nauk o Żywności, Szkoła Główna

Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Wzrost świadomości konsumentów ukierunkowany na wpływ odżywiania na

zdrowie i prawidłowe funkcjonowanie organizmu, skłania producentów środków

spożywczych do oferowania żywności nie tylko bezpiecznej, ale także funkcjonalnej,

zawierającej m. in. składniki prozdrowotne (polifenole, witaminy, składniki

mineralne). W Polsce najbardziej rozpowszechnione są uprawy jabłek, które

podobnie jak wiele innych owoców charakteryzują się niską kalorycznością, są

źródłem cukrów prostych, składników mineralnych, witamin oraz włókna

pokarmowego. Dzięki nowym technikom przechowalniczym świeże jabłka dostępne

są przez cały rok. Wysoka konkurencja skłania jednak producentów do rozszerzania

swojej ofert o nowe, wygodne produkty, o akceptowalnych cechach sensorycznych,

zawierające składniki korzystnie wpływające na zdrowie człowieka.

Celem pracy była analiza możliwości wykorzystania potencjału prozdrowotnego

aronii jako substancji osmotycznej do intensyfikacji właściwości bioaktywnych

suszonych jabłek. Zakres pracy obejmował analizę: zawartości suchej substancji

(metoda suszarkowa), witaminy C (metoda spektrofotometryczną), polifenoli ogółem

(metoda Folina Ciocalteu), zdolności ekstraktów do zmiatania rodników DPPH* oraz

ocenę sensoryczną (w oparciu o przygotowane wyróżniki) przeprowadzonych w

produktach świeżych, poddanych odwadnianiu osmotycznemu oraz suszonych

liofilizacyjnie i z zastosowaniem puffingu. Do odwadniania zastosowano roztwór

sacharozy oraz sacharozy i koncentratu aronii (50%) w stosunku 1:1. Stosunek masy

surowca do masy roztworu był stały i wynosił 2:1. Czas odwadniania - 2 godziny,

temperatura 60oC. Suszenie liofilizacyjne poprzedzono zamrożeniem owoców w

temperaturze -40oC, przez 30 minut. Następnie próbki suszono w komorze suszenia

przy ciśnieniu 100 Pa, w temperaturze płyt grzejnych 25oC przez dobę (24h). Puffing

realizowano w dwóch etapach. W pierwszym etapie próbki suszono konwekcyjnie 3

godziny przy temperaturze powietrza suszącego 50oC i prędkości przepływu

powietrza 2 m/s. Drugim etapem było suszenie mikrofalowo-próżniowe (puffing).

Temperatura procesu wynosiła 70oC, czas trwania suszenia - 6 minut. Moc mikrofal

ustawiono na 400W, a ciśnienie wynosiło 35 hPa. Wysuszone próbki pakowano w

woreczki foliowe, które szczelnie zamykano (zgrzewano). Do czasu wykonania analiz

próbki jabłek przechowywano w suchym miejscu, bez dostępu światła. Uzyskane

wyniki poddano analizie statystycznej stosując jednoczynnikową analizę wariancji

ANOVA oraz test Tukey’a przy poziomie istotności α=0,05 w programie Statistica

12.0.

Na podstawie przeprowadzonych analiz określono wpływ procesu odwadniania,


32

zastosowanej substancji odwadniającej oraz metod suszenia na właściwości

prozdrowotne, wyrażone jako ogólna zawartość polifenoli, zawartość witaminy C

oraz aktywność przeciwrodnikową wobec DPPH. Przeprowadzono także oznaczenie

zawartości suchej substancji. W celu określenia akceptacji konsumenckiej nowego

produktu opracowano wyróżniki jakości, scharakteryzowano je i przeprowadzono

ocenę sensoryczną przez przeszkolonych panelistów oraz przez konsumentów.

Na podstawie uzyskanych wyników wykazano istotny wpływ procesu

odwadniania osmotycznego, jak również rodzaju zastosowanego roztworu na

zawartości suchej masy. Wykazano, że odwadnianie w roztworze sacharozy wpłynęło

na większy przyrost suchej masy, co mogło wynikać z dyfuzji tego cukru do

środowiska o bardzo niskim jego stężeniu (tkanki jabłek). Wyższą zawartość suchej

masy oznaczono w jabłkach liofilizowanych w porównaniu do puffingu, co wskazuje

na wyższą skuteczność suszenia sublimacyjnego niż metody kombinowanej.

Najwyższą zawartość witaminy C oznaczono w jabłkach świeżych. Wyższą

zawartość witaminy C oznaczono w próbkach suszonych bez odwadniania, co mogło

wynikać z parametrów temperaturowych (50oC) procesu odwadniania. Wyższa

zawartość polifenoli została oznaczona w próbkach liofilizowanych w porównaniu do

puffingu, co może wynikać z zastosowanej niższej temperatury podczas liofilizacji.

Wykazano wpływ odwadniania w roztworze koncentratu z aronii na zwiększenie

zawartości polifenoli w próbkach, przy czym nie wykazano wpływu zastosowanej

metody suszenia na badany parametr. Najniższą aktywność przeciwutleniającą do

zmiatania rodników wobec DPPH* wykazano dla jabłek poddanych puffingowi bez

odwadniania, pomimo, iż próbki te charakteryzowały się kilkukrotnie wyższą

zawartością polifenoli niż jabłka świeże. Nie wykazano korelacji pomiędzy

zawartością polifenoli a aktywnością przeciwutleniającą. Wykazano natomiast

wysoką korelację pomiędzy aktywnością przeciwrodnikową a zastosowanym

roztworem osmoaktywnym. Przeprowadzona ocena sensoryczna wskazała jabłko

świeże jako najbardziej akceptowalne pod względem cech jakościowych. Uzyskane

oceny mogą wskazywać na konieczność modyfikacji składu roztworów

osmoaktywnych, w celu uzyskania produktu akceptowalnego sensorycznie, tym

bardziej że produkty te charakteryzowały się wysoką zawartością składników

bioaktywnych. Na podstawie uzyskanych wyników można wnioskować, że suszenie

liofilizacyjne, szczególnie poprzedzone odwadnianiem w roztworze sacharozy i

koncentratu z aronii, jest dobrą metodą do uzyskania jabłek suszonych,

zawierających wysoką zawartość składników bioaktywnych. Acknowledgements

This work was financially supported by SUSFOOD ERA-Net / NCBiR (National

Centre for Research and Development); project no 5/SH/SUSFOOD1/2014.

Implementation period: 2014-2016, Poland. The work was also co-financed by a

statutory activity subsidy from the Polish Ministry of Science and Higher Education

for the Faculty of Food Sciences of Warsaw University of Life Sciences.


33

ZASTOSOWANIE STEROWNIKA PROGRAMOWALNEGO

W UKŁADZIE STEROWANIA I KONTROLI PARAMETRÓW

PRACY KOTŁA PAROWEGO

Seweryn Lipiński, Tomasz Olkowski, Patryk Pych

Katedra Elektrotechniki, Energetyki, Elektroniki i Automatyki, Wydział Nauk Technicznych, Uniwersytet

Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Praca podejmuje temat opracowania układu sterowania i kontroli parametrów

pracy kotła parowego. Projekt oparto na dwóch założeniach.

Pierwszym było wykorzystanie dydaktycznego stanowiska laboratoryjnego

ET 860 produkcji Gunt (ET 860 - Safety Devices on Steam Boilers), pokazanego na

Rysunku 1. Stanowisko to wyposażone jest w czujniki monitorujące poziom wody

oraz ciśnienia i ma ono za zadanie pokazać nie tylko zasadę działania kotła, lecz także

zademonstrować układy zabezpieczające kocioł (stanowisko pozwala na symulację

piętnastu różnego typu usterek). Oparcie się na opisanym stanowisku laboratoryjnym

ma dodatkowy walor dydaktyczny, tj. pozwala zaprezentować możliwość

automatyzacji układu sterowania i kontroli parametrów pracy kotła parowego na

stanowisku istniejącym i z łatwą dostępnością oraz widocznością elementów

składowych. Drugim założeniem wstępnym było osiągnięcie możliwie największego

poziomu zautomatyzowania projektowanego układu.

Rysunek 1. Stanowisko laboratoryjne ET860 Gunt - Safety Devices on Steam Boilers:

1 - zbiornik wody zasilającej, 2 - pompa wody zasilającej, 3 - zbiornik z pleksiglasu,

4 - palnik, 5 - moduł czasowy, 6 - system monitorowania ciśnienia, 7 - czujniki

monitorowania poziomu wody w zbiorniku.


34

Układ sterowania i kontroli parametrów pracy kotła parowego został opracowany

dla sterownika programowalnego LOGO! Firmy Siemens. Powodem takiego wyboru

jest dostępność darmowego oprogramowania LOGO! Soft Comfort, pozwalającego

między innymi na łatwą symulację projektowanych przy jego pomocy układów

sterowania, co jest szczególnie istotne we wspominanym już kontekście

dydaktycznym.

Zrealizowany układ steruje ciśnieniem pary wodnej w kotle oraz działaniem

pompy w oparciu o sygnały pozyskiwane z elektrod monitorujących poziom wody w

zbiorniku oraz kontrolę pracy palnika. Ze względów bezpieczeństwa

zaimplementowany został też moduł kontroli czasu. W porównaniu do oryginalnego

stanowiska laboratoryjnego zostały wprowadzone dodatkowe układy zabezpieczające,

przykładowo przycisk restartu nie jest aktywny do momentu aż ciśnienie pary nie

spadnie poniżej pewnej ustalonej wartości; dodano także wyświetlacz pokazujący

wybrane parametry pracy układu.

Na Rysunku 2 pokazano przykładowy fragment projektu – moduł kontroli czasu.

Rysunek 2. Fragment projektu układu sterowania i kontroli parametrów pracy kotła

parowego – moduł kontroli czasu.

Zadaniem modułu kontroli czasu jest włączenie alarmu na 10 minut przed

upływem 2 godzin od ostatniego restartu albo pierwszego uruchomienia palnika lub

pompy, oraz wyłączenie palnika i pompy po upływie tego czasu, o ile nie zostanie

aktywowane wejście Restart. Użyte wartości przedziałów czasowych wynikają z

odpowiedniej normy (TRD 602 - Technische Regeln für Dampfkessel). Jak widać

opisany fragment układu nie jest szczególnie skomplikowany – do realizacji

kluczowych funkcji wystarczają dwa timery typu retentive on-delay.

Pełna wersja pracy zawiera dokładny opis całego projektu.


35

CHARAKTERYSTYKA USZKODZEŃ DRZEW

POZOSTAJĄCYCH NA POWIERZCHNIACH

POTRZEBIERZOWYCH

Adam Maciak



Zrywka drewna jest szczególnie uciążliwa na obszarach, gdzie wykonano zabieg

trzebieży, ponieważ drzewa pozostające w drzewostanie skutecznie utrudniają

transport. Skutkiem zrywki w drzewostanach potrzebieżowych są uszkodzenia drzew

pozostających na pniu. Na wielkość uszkodzeń drzew wpływają takie czynniki jak:

wiek drzewostanu, rodzaj zrywki, technologia pozyskiwania drewna, obecność

szlaków zrywkowych oraz rodzaj zastosowanych maszyn [Radzimiński 1963].

Podczas zrywki dochodzi również do ugniatania gleby, co niekorzystnie wpływa

na rozwój fauny glebowej i przyrost drzew [Porter, 1997]. Moskalik [1997]

wykonując badania, za drzewo uszkodzone uznał to, na którym nastąpiło zdarcie kory

oraz powstały ewentualne uszkodzenia drewna.

Celem opisywanych badań było określenie wielkości i umiejscowienia uszkodzeń

powstałych w drzewostanach potrzebieżowych w trakcie zrywki wykonywanej

różnymi metodami oraz w różnych drzewostanach. Przeprowadzane pomiary uszkodzeń obejmowały:

- pomiar długości i szerokości uszkodzenia;

- pomiar wysokości uszkodzenia nad ziemią;

- pomiar obwodu drzewa w miejscu uszkodzenia;

- pomiar odległości uszkodzonego drzewa od najbliższego szlaku zrywkowego.

Badania uszkodzeń po pozyskaniu pilarką przeprowadzono na terenie

Nadleśnictwa Chojnów, na czterech powierzchniach badawczych. W przypadku

pozyskania pilarką na dwóch powierzchniach gdzie wiek drzewostanu wynosił

odpowiednio 40 i 44 lata wykonano tylko zrywkę nasiębierną sortymentów krótkich,

natomiast na pozostałych dwóch gdzie wiek drzewostanu wynosił odpowiednio 65 i

80 lat wykonywano zrywkę mieszaną, czyli nasiębierną sortymentów krótkich oraz

półpodwieszaną dłużyc. Badania uszkodzeń po pozyskaniu harwesterem zostały

wykonane w Nadleśnictwie Żednia na dwóch powierzchniach badawczych. W

Nadleśnictwie Żednia zrywkę wykonywano przyczepą samozaładowczą.

Powierzchnie pozyskiwane harwesterem różniły się wiekiem drzewostanu który

wynosił odpowiednio 38 i 68 lat.

W przypadku pozyskania harwesterem stwierdzono, że w młodszym drzewostanie

liczba drzew uszkodzonych jest wprawdzie większa ale w starszym drzewostanie

występuje większy procent uszkodzonych drzew.

W obu nadleśnictwach stwierdzono, że liczba uszkodzonych drzew maleje wraz z

odległością od szlaku zrywkowego oraz to, że najwięcej uszkodzeń występuje na

wysokości do 1m od ziemi. Jeśli chodzi o liczbę uszkodzeń w zależności od


36

odległości od szlaku zrywkowego stwierdzono, że w odległości do 1 m od szlaku nie

ma istotnego wpływu sposobu zrywki na liczbę uszkodzonych drzew. W przedziale

od 1 do 5 m większe uszkodzenia powoduje zrywka mieszana, natomiast w odległości

powyżej 5 m od szlaku zrywka nasiębierna W tab. 1 przedstawiono procentowy i

liczbowy udział uszkodzonych drzew w poszczególnych leśnictwach przypadających

na 1 hektar badanych powierzchni znajdujących się w Nadleśnictwie Chojnów.

Tabela 1. Procentowy i liczbowy udział uszkodzonych drzew w poszczególnych

leśnictwach Leśnictwo Zagęszczenie

drzewostanu głównego [szt./ha]

Procent uszkodzonych

drzew [%]

Średnia liczba uszkodzonych

drzew [szt./ha]

Sierzechów 1396 0,62 7,8

Uwielin 600 2,93 17,6

Chojnów 521 4,50 19,3

Młochów 744 5,17 25,8

Można zauważyć, że wydzielenie na obszarze leśnictwa Sierzchów

charakteryzuje się największym zagęszczeniem drzew w stosunku do pozostałych

wydzieleń. Jednak mimo ponad dwukrotnie większego zagęszczenia, okazało się,

że powstało tam najmniej uszkodzeń w przeliczeniu na jeden hektar. Wynika z

tego, że duży wpływ na powstawanie uszkodzeń ma czynnik ludzki, a nie tylko

środowiskowy.

LITERATURA

Moskalik T., 1997: Waloryzacja metod pozyskiwania drewna w trzebieżach

wczesnych. Katedra Użytkowania Lasu SGGW. Warszawa.

Porter B., 1997: Techniczne, ekonomiczne i przyrodnicze aspekty zrywki drewna w

sosnowych drzewostanach przedrębnych. Wydawnictwo Fundacja Rozwój

SGGW. Warszawa.

Radzimiński S., 1963: Zależność rozmiaru szkód w odnowieniach podokapowych od

sposobu ścinki, zrywki oraz rozmieszczenia drzew i podrostu. Dział Wydawnictw

SGGW. Warszawa


37

RYNEK CIĄGNIKÓW I MASZYN ROLNICZYCH NA

UKRAINIE W ASPEKCIE PRZEMIAN SYSTEMOWYCH W

UKRAIŃSKIM ROLNICTWIE

Oksana Makarchuk1, Jacek Skudlarski

2

1National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine 2Katedra Organizacji i Inżynierii Produkcji, Wydział Inżynierii Produkcji, Szkoła Główna Gospodarstwa


Transformacja gospodarczo-polityczna na Ukrainie, jaka rozpoczęła się po

rozpadzie Związku Radzieckiego w 1991 r. miała istotny wpływ na przemiany w

rolnictwie w tym kraju. Na początku lat 90-tych XX w. rozpoczął się na Ukrainie

proces zmniejszania liczby i udziału przedsiębiorstw państwowych oraz formowania

się sektora prywatnego w rolnictwie. W 2015 r. funkcjonowało 13 076

przedsiębiorstw rolnych osób prawnych w różnych formach prawno-organizacyjnych

(w tym: 7721 towarzystw gospodarczych, 3627 prywatnych przedsiębiorstw, 596

spółdzielni produkcyjnych, 241 gospodarstw państwowych oraz 891 innych

przedsiębiorstw) oraz 32 303 gospodarstwa farmerskie [UKRSTAT 2006-2016].

Przemiany jakie miały miejsce w rolnictwie Ukrainy w latach 90-tych XX w.

niekorzystnie wpłynęły na rozwój bazy materialno-technicznej przedsiębiorstw

rolnych. Przyczyną tego stanu była pogorszająca się rentowność produkcji rolnej,

odejście od prawie całkowitego wspomagania produkcji rolnej oraz dezorganizacja

przedsiębiorstw związana z realizacją reformy rolnej [Dzun i Tereszczuk, 2011].

W okresie 1991- 2015 liczba ciągników rolniczych i kombajnów zbożowych w

przedsiębiorstwach rolnych zmniejszyła się prawie 4-krotnie, maszyn do zbioru

buraków cukrowych ponad 6-krotnie, zaś kopaczek i kombajnów ziemniaczanych

prawie 8-krotnie. Liczba ciągników i kombajnów zbożowych w ukraińskich

przedsiębiorstwach rolnych w 2015 r. stanowiła zaledwie 25% stanu z 1991 r. W

przypadku maszyn do zbioru ziemniaków wskaźnik ten wynosił zaledwie 12,5%

[UKRSTAT 2006-2016]. Odwrotna tendencja miała miejsce w gospodarstwach

przydomowych w których od 2000 r. notowany jest stały wzrost liczby ciągników

rolniczych oraz kombajnów zbożowych. W okresie 2005-2015 liczba ciągników w tej

grupie gospodarstw wzrosła o 80,8 tys. sztuk, zaś kombajnów zbożowych o 16,6 tys.

sztuk. Średnioroczny przyrost liczby ciągników w gospodarstwach przydomowych w

tym okresie wynosił 3,8 tys. sztuk, zaś kombajnów zbożowych 890 sztuk [UKRSTAT

2006-2016].

Łączna liczba ciągników w przedsiębiorstwach rolnych i gospodarstwach

przydomowych w okresie 2000-2015 zmniejszyła się o 110,4 tys. sztuk, zaś

kombajnów zbożowych o 21,8 tys. sztuk. [UKRSTAT 2006-2016].

Rynek techniki rolniczej na Ukrainie cechują znaczne wahania poziomu zakupów

ciągników i maszyn. Stan ten jest w dużej mierze jest uzależniony od poziomu

rentowności produkcji rolnej w ukraińskich przedsiębiorstw i gospodarstwach

rolnych. wynosił 16%. Wartość rentowności produkcji rolnej na Ukrainie w okresie

2000-2015 zmieniała się w przedziale od -1% w 2001 r. do 50,6% w 2015 r.


38

W przypadku produkcji roślinnej średnia wartość tego wskaźnika wyniosła +25%, zaś

w produkcji zwierzęcej -2,97% [UKRSTAT 2006-2016].

Celem badań była analiza rynku ciągników i wybranych maszyn rolniczych na

Ukrainie w latach 2010-2016. Analizy uwzględniały podaż krajową (produkcja

+import –eksport) oraz wielkość zakupów ciągników rolniczych i wybranych maszyn

rolniczych: pługi, kultywatory, siewniki, przyczepy rolnicze, kombajny do zbioru

zbóż, buraków i ziemniaków.

W okresie 2010-2016 miał miejsce ponad 2-krotny wzrost wartości zakupionej

przez przedsiębiorstwa i gospodarstwa rolne techniki rolniczej. Wzrost ten nastąpił w

wyniku zwiększenia zakupów techniki importowanej z zagranicy. W odniesieniu

liczby zakupionej techniki w analizowanym okresie nastąpił spadek popytu na

ciągniki rolnicze, kultywatory, przyczepy, kombajny zbożowe, buraczane

i ziemniaczane. Natomiast wzrosła liczba zakupionych w tym okresie pługów

i siewników. Nieznaczne wahania miały miejsce w przypadku zakupów rozrzutników

obornika i opryskiwaczy.

Na Ukrainie ma miejsce spadek produkcji oraz eksportu techniki rolniczej.

W okresie 2012-2015 eksport ciągników z Ukrainy zmniejszył się 3-krotnie, zaś

maszyn uprawowych prawie 2-krotnie. Natomiast wzrasta import maszyn, głównie

ciągników, kombajnów zbożowych i siewników.

LITERATURA

Dzun W., Tereszczuk M., 2011: Rolnictwo Ukrainy w procesie przemian

systemowych. Wieś i Rolnictwo 3 (152), 49-66.

UKRSTAT: Agriculture of Ukraine. Statistical Yearbook (wydania 2008-2016).


39

BEZPIECZEŃSTWO ŻYWNOŚCI W ŁAŃCUCHU DOSTAW

Dorota Miarka, Jolanta Kowalska, Natalia Dziobkowska

Katedra Biotechnologii, Mikrobiologii i Oceny Żywności, Zakład Oceny Jakości Żywności, Wydział

Nauk o Żywności, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Bezpieczeństwo żywności to bardzo istotny aspekt jaki muszą zagwarantować

producenci sektora spożywczego. Obejmuje ono zarówno produkcję pierwotną, jak i

wszystkie etapy na drodze żywności do konsumenta ostatecznego. Czynnościami

wspierającymi ten zakres są wszelkie działania logistyczne, m.in. składowanie,

transport czy dystrybucja. Są one nierozłącznie związane z łańcuchem

żywnościowym, niewłaściwe zarządzane nimi może mieć wpływ na gwarancję

bezpieczeństwa żywności oraz pogorszenie jakości produktów. Aby zapewnić

bezpieczeństwo konsumentom, niezbędna jest możliwość identyfikacji

i lokalizowania wadliwej żywności w celu jej usunięcia na wszystkich etapach

produkcji i dystrybucji.

Łańcuchem żywnościowym określa się kolejne etapy oraz procesy w produkcji,

przetwórstwie, magazynowaniu, dystrybucji oraz postępowaniu z żywnością i jej

składnikami. Obejmuje wszystkie ogniwa od produkcji pierwotnej aż po konsumenta

ostatecznego. Odpowiedzialność prawna spoczywa na producentach żywności,

natomiast wszystkim uczestnikom pośrednim producenci powinni jasno określić

wymagania oraz je weryfikować i audytować.

Celem pracy była analiza systemu dostaw w łańcuchu żywnościowym na

przykładzie zakładu zbiorowego żywienia typu otwartego należącego do sieci

restauracji zlokalizowanych w Warszawie i Wrocławiu wynajętych na zasadach

ajencji. Asortyment serwowanych dań obejmuje: dania obiadowe, zupy, kanapki,

sałatki oraz desery. W obszarze głównej działalności firma świadczone są usługi

cateringowe. Zakres pracy obejmował analizę wewnętrznych zasad, jako elementów systemów

zarządzania bezpieczeństwem żywności, stosowanych w celu nadzorowania i

doskonalenia dostaw w omawianym przedsiębiorstwie oraz analizę dokumentacji

opracowanej na potrzeby ujednolicenia, weryfikacji i doskonalenia dostaw.

Przedsiębiorstwo wszelkie swoje działania i procesy podporządkowało zasadom

obowiązkowych systemów bezpieczeństwa żywności:

GMP/GHP,

HACCP (niecertyfikowany).

Zasady te zostały spisane w Dokumentacji GHP/GMP oraz Księdze HACCP.

Obejmują one wszelkie procesy i działania: od dostawy surowców, półproduktów, aż

po wydanie gotowego produktu klientom. Dokumentacja GHP/GMP zawiera 49

instrukcji przedstawiających kolejne kroki na drodze dostarczenia produktu

bezpiecznego.

Z prowadzonej analizy dokumentów wynika że wszelkie procesy oparte na

zasadach GMP/ GHP oraz HACCP są zawarte w dokumentacji wewnętrznej,

nadzorowane oraz weryfikowane. Pracownicy są przeszkoleni i doszkalani z zasad


40

wdrożonych systemów w przedsiębiorstwie, co jest odnotowywane w opracowanych

do tego celu rejestrach. Zakład przywiązuje dużą wagę do kontroli dostaw surowców

oraz transportu wyrobów gotowych do jednostek satelitarnych. Szczegółowe

wytyczne zawarte są w opracowanych dokumentach wewnętrznych, a wyniki

weryfikacji są odnotowywane lub potwierdzane rejestrami, np. kontroli temperatury.

Większość dostawców jest certyfikowana przez jednostki zewnętrzne, co zyskuje

większe zaufanie omawianego przedsiębiorstwa. Jednostka każdorazowo sprawdza

warunki, w jakich realizowany jest transport (czystość środka transportu, rejestr

temperatury, higiena konwojenta) oraz przeprowadza ocenę surowców

(organoleptyczna, termin przydatności do spożycia), natomiast w przypadku

jakichkolwiek niezgodności dostawy te są odsyłane. Potencjalni dostawcy

nieposiadający certyfikatów bezpieczeństwa i jakości żywności są audytowani, aby

potwierdzić standardy wymagane przez omawianą jednostkę. W przypadku

niezgodności z wymaganiami, współpraca z dostawcą nie jest nawiązywana. Firma

nie kontroluje dostawców pośrednich z uwagi na zachowanie weryfikacji i kontroli

ogniw łańcucha żywnościowego przez dostawcę głównego. Przed nawiązaniem

współpracy z dostawcą szczegółowo omawiane są wymagania jakościowe co do

zamawianego asortymentu, który następnie testowany jest przed wprowadzeniem go

do sieci restauracji. Produkty żywnościowe są przechowywane w wydzielonych

magazynach, w odpowiednich warunkach, zachowana jest zasada FIFO i FEFO.

W restauracji umieszczona jest wyraźna informacja istotna dla alergików i osób

z nietolerancją o stosowanych alergenach, mogących wywoływać reakcje

uczuleniowe. Wyroby gotowe przeznaczone na usługi cateringowe oraz do sprzedaży

w punktach satelitarnych przedsiębiorstwa są przewożone w przystosowanym do tego

celu środkach transportu, z wykorzystaniem odpowiednich opakowań

i w odpowiednich warunkach temperatury.

Omawiany zakład zbiorowego żywienia jest świadomy odpowiedzialności

oferowanych usług, obowiązująca dokumentacja jest weryfikowana oraz

dostosowywana do aktualnych wymagań prawnych i zmian wewnętrznych

w jednostce.


41

OCENA WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNYCH ZŻELIFIKOWANEGO

ROZTWORU SKROBI METODĄ ULTRADŹWIĘKOWĄ

Konrad W. Nowak

Katedra Inżynierii Systemów, Wydział Nauk Technicznych, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski

w Olsztynie

Wykorzystanie skrobi w przemyśle spożywczym opiera się głównie na jej

żelifikacji, stąd najpowszechniej jest stosowana ona (w formie natywnej lub

przetworzonej) jako zagęstnik i substancja wiążąca [Jobling, 2004; Broniarz-Press,

Kostrzewa, 2012] mająca zapewnić między innymi odpowiednią teksturę, wilgotność,

konsystencję i trwałość podczas przechowywania [Dzwonkowski, 2005]. Istotnymi

wydają się zatem właściwości reologiczne zżelifikowanego roztworu skrobi

ziemniaczanej, który jako ciecz nienewtonowska zagęszczana mieszaniem [Broniarz-

Press, Kostrzewa, 2012] prezentuje nieliniowe właściwości lepko-sprężyste. Ocena

tychże wymaga zastosowania wiskozymetru lub reometru rotacyjnego, a więc

niszczących badań instrumentalnych, których stosowanie na linii produkcyjnej może

być utrudnione i niepraktyczne. Tymczasem możliwość oceny tych właściwości zdają

się mieć także metody wykorzystujące fale ultradźwiękowe niskich mocy, które są

szybkie, nieniszczące, relatywnie tanie i mogą znaleźć zastosowanie także na linii

produkcyjnej do oceny jakości w czasie rzeczywistym.

Niniejsza praca miała na celu zbadanie zależności pomiędzy właściwościami

fizycznymi i akustycznymi zżelifikowanego roztworu skrobi ziemniaczanej w

zakresie stężeń od 1 do 5 % i w temperaturze od 20 do 40 °C.

W powyższych warunkach dokonano pomiaru gęstości, wykreślenia krzywych

płynięcia z wykorzystaniem reometru rotacyjnego oraz akwizycji sygnału

ultradźwiękowego transmitowanego przez roztwór przy wykorzystaniu trzech

częstotliwości fali: 0.5, 5 oraz 10 MHz.

Oceniono następnie zależności pomiędzy podstawowymi właściwościami fizyko-

chemicznymi i akustycznymi (prędkość i współczynnik tłumienia dźwięku).

Otrzymane współczynniki korelacji przedstawiono w Tabeli 1.

Tabela 1: Współczynniki korelacji pomiędzy właściwościami akustycznymi

a stężeniem, gęstością i lepkością pozorną zżelifikowanego roztworu skrobi.

Parametr akustyczny Częstotliwość

[MHz]

Średni współczynnik korelacji, R

Stężenie Gęstość Lepkość

Prędkość dźwięku

0,5 0,929 0,924 0,891

5 0,949 0,931 0,904

10 0,990 0,989 0,938

Wsp. tłumienia dźwięku

0,5 0,280 0,266 0,330

5 0,662 0,571 0,612

10 0,928 0,949 0,941

Na podstawie otrzymanych wyników sformułowano modele empiryczne,


42

przedstawiające zależność prędkości dźwięku od stężenia skrobi (1) oraz zależność

gęstości roztworu od prędkości dźwięku (2) zilustrowaną na Rysunku 1.

5.140546.4037.0995.3053.0 2 ttxxtc (1)

gdzie: c – prędkość dźwięku, m·s-1

, t – temperatura, °C, x – stężenie skrobi, %,

Rysunek 1: Zależność pomiędzy prędkością dźwięku a gęstością żelu.

1485.372.0833.00223.0000126.0 22 tttctct (2)

gdzie: ρ – gęstość roztworu, kg·m3,

Otrzymane modele pozwalają sądzić, że wyniki pomiarów prędkości dźwięku

mogą służyć do precyzyjnego wyznaczania gęstości zżelifikowanego roztworu skrobi

ziemniaczanej także w celu kontroli procesów produkcyjnych w których skrobia ta

jest używana jako zagęstnik. Na podstawie wyników przedstawionych w Tabeli 1,

stwierdzić można, że do pomiarów właściwości akustycznych żelów skrobi najlepiej

stosować wysokie częstotliwości (np. 10 MHz), gdyż fale o takich częstotliwościach

są bardziej wrażliwe na warunki transmisji a zatem mogą dostarczyć bardziej

precyzyjnych informacji o stanie i właściwościach ośrodka. Uzyskane wyniki

pozwolą także na walidację modeli teoretycznych, wiążących parametry akustyczne z

reologicznymi właściwościami tego typu cieczy.

Badania wykonano w ramach grantu nr 2014/15/N/ST8/02529 finansowanego

przez NCN w Krakowie.

LITERATURA

Broniarz-Press L., Kostrzewa M. (2012) Właściwości reologiczne roztworów skrobi

ziemniaczanej. Inżynieria i Aparatura Chemiczna 51 (6): 297-298.

Dzwonkowski W. (2005) Rynek skrobi ziemniaczanej w Polsce i w Unii Europej-

skiej. Ekspertyza IERiŻ-PIB dla MRiRW (www.minrol.gov.pl): 4-6.

Jobling S. (2004) Improving starch for food and industrial applications. Current

Opinion in Plant Biology 7: 210-218.


43

ANALIZA POWIERZCHNI PRZECIĘTYCH PĘDÓW DRZEW

OWOCOWYCH

Tomasz Nowakowski, Maciej Nowakowski



Jednym z ważniejszych zabiegów wykonywanych w sadzie podczas corocznych

prac agrotechnicznych jest cięcie drzew owocowych. Czynność pielęgnacyjna mająca

duży wpływ na wielkość plonu, kondycję zdrowotną drzew oraz na wzrost i

prawidłowy rozwój roślin sadowniczych [Pieniążek 2000, Kuklewski 2017]. Ważne

jest aby cięcie było przeprowadzane odpowiednimi narzędziami powodującymi jak

najmniejsze uszkodzenia pędów, w odpowiednim czasie i z zastosowaniem

najlepszych metod cięcia. Deficyt siły roboczej powoduje, że coraz mniej zwraca się

uwagę na technikę cięcia drzew owocowych z jednoczesnym wprowadzaniem coraz

to nowych narzędzi, urządzeń i maszyn mających na celu zwiększenie wydajności

tego zabiegu. Stąd na rynku mamy dostępnych bardzo wiele nowych rozwiązań

technicznych do cięcia drzew owocowych, powstają coraz to nowsze zalecenia

dotyczące metod cięcia i prowadzenia sadu. Cięcie mechaniczne sadu w ostatnich

latach zyskało na popularności na rzecz cięcia ręcznego. Stosowanie tej metody wiąże

się z ryzykiem zranienia drzew podczas cięcia, które torują drogę bakterią

chorobotwórczym oraz sprzyjają propagacji zakażeń przez wirusy i grzyby.

Dąży się aby pęd po cięciu miał gładką i zwartą powierzchnię żeby drobnoustroje

chorobotwórcze miały jak najmniejszą powierzchnię do wnikania w głąb rośliny.

Uzyskana powierzchnia po cięciu jest bardzo trudna do oceny. Lecz uzyskane

informacje stają się przydatne w procesach wnioskowania o stanie tej powierzchni i

zastosowanym systemie cięcia. Dlatego coraz częściej do analizy powierzchni

wykorzystuje się geometrie fraktalną, która pozwala analizować złożoność

przestrzenną powierzchni [Nowakowski 2012]. Różnice w analizowanych kształtach

są czasami niezwykle subtelne, dlatego zastosowanie metody analizy ilościowej staje

się cennym narzędziem pozwalającym na opis interesujących nas zjawisk.

Zastosowany wymiar fraktalny w pewnym uproszczeniu należy rozumieć jako miarę

stopnia zapełnienia przestrzeni przez ten obiekt i jego stopień złożoności

przestrzennej [Martyn 1996].

Celem pracy było przeprowadzenie badań cięcia pędów: śliwy, wiśni, jabłoni i

gruszy z wykorzystaniem: piły tarczowej, piły łańcuchowej, sekatora kowadełkowego

i nożycowego oraz ustalenie który system cięcia jest najbardziej korzystny.

Badane pędy drzew owocowych zostały pobrane dnia 13.04.2016 roku, średnia

wilgotność w trakcie badań wynosiła dla: śliwy 31,87±0,49%, wiśni 35,10±0,35%,

jabłoni 31,92±0,86% i gruszy 35,62±0,53%. Pędy były przecinane analizowanymi

zespołami. Następnie uzyskane powierzchnie były fotografowane i poddawane

obróbce w programie graficznym, który w końcowym efekcie pozwalał na uzyskanie

obrazu obrysu krawędzi pędu (rys. 1). Po uzyskaniu tego obrysu powierzchni,

przeprowadzone zostało wyznaczenie wymiaru fraktalnego za pomocą metody


44

pudełkowej (box counting).

a) b)

Rysunek. 1. Analiza przekroju poprzecznego pędu wiśni ciętego piłą tarczową:

a) widok pędu, b) zarys przekroju poddanego analizie fraktalnej

Najniższą wartość wymiaru fraktalnego (D) uzyskano dla cięcia z

wykorzystaniem sekatora kowadełkowego (D=1,158), kolejnymi zespołami były:

sekator nożycowy (D=1,165), piła tarczowa (D=1,182) i najmniej korzystny układ

wystąpił dla piły łańcuchowej (D=1,190). Zaobserwowano również różną podatność

na uszkodzenia pędu, w zależności od rodzaju drzewa owocowego. Najniższą wartość

wymiaru fraktalnego uzyskano dla gruszy (D=1,156) następnie dla jabłoni (D=1,171),

śliwy (D=1,179) i wiśni (D=1,187).

Prowadzone badania z wykorzystaniem zaproponowanej metody i szczegółowa

analiza otrzymanych wyników, dostarczyła dodatkowych informacji dotyczących

stanu powierzchni pędów badanych drzew przy cięciu z wykorzystaniem różnych

zespołów tnących.

LITERATURA

Kuklewski J. 2017: Cięcie zimą na klik. Sad Nowoczesny, 2, 20-25.

Martyn T. 1996: Fraktale i obiektowe algorytmy ich wizualizacji. Wyd. Nakom

Poznań, ss. 178.

Nowakowski T. 2012: Analysis of cross-section area of the cut energetic plant shots.

Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Agriculture No 59,

(Agricultural and Forest Engineering), 19-29.

Pieniążek S. A. 2000: Sadownictwo. PWRiL, Warszawa ss. 680.


45

OCENA POTENCJAŁU LOKALNYCH ZASOBÓW

ENERGETYCZNYCH WYBRANYCH OBSZARÓW POD

KĄTEM SAMOWYSTARCZALNOŚCI ENERGETYCZNEJ

Tomasz Olkowski, Seweryn Lipiński

Katedra Elektrotechniki Energetyki Elektroniki i Automatyki, Wydział Nauk Technicznych, Uniwersytet

Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Dążenie do samowystarczalności energetycznej danego terytorium sprowadza się

zasadniczo do większej lub mniejszej substytucji energii ze źródeł konwencjonalnych

energią ze źródeł lokalnych, przede wszystkim odnawialnych.

W niniejszej pracy poddano analizie potencjalne możliwości osiągnięcia

samowystarczalności energetycznej dla dwóch różnych obszarów: miasta Lidzbark

Warmiński oraz gminy Olecko. Analizę przeprowadzono pod kątem możliwości

produkcji energii elektrycznej oraz ciepła. Badania zrealizowano w dwóch etapach.

Najpierw wyznaczono zapotrzebowanie na energię elektryczną i ciepło na danym

obszarze. Następnie wyznaczono potencjał energetyczny źródeł lokalnych.

W dalszej kolejności dokonano oceny tego potencjału dla obu terytoriów przez

zestawienie bilansu energetycznego. Bilansowano zapotrzebowanie na dany rodzaj

energii z możliwością jego pokrycia przy maksymalnym wykorzystaniu lokalnych

źródeł energii.

Zapotrzebowanie energetyczne poszczególnych obszarów określono zakładając,

że jest ono równe wartości zużycia poszczególnych rodzajów energii w ciągu roku.

Stąd zapotrzebowanie na energię elektryczną i ciepło w Lidzbarku Warmińskim

wynosi odpowiednio ok. 58 GWh/rok i ok. 316,5 TJ/rok [Olkowski i in., 2016a],

natomiast w gm. Olecko – ok. 40 GWh/rok i ok. 955,5 TJ/rok [Olkowski i in.,

2016b]. Możliwości pokrycia zapotrzebowania energetycznego rozpatrywanych

obszarów z uwzględnieniem udziału lokalnych (odnawialnych) źródeł energii

przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Możliwości pokrycia zapotrzebowania na energię elektryczną i ciepło na

wybranych obszarach

Wybrany

obszar

Energia elektryczna Ciepło

źródła odnaw. źródła konw. źródła odnaw. źródła konw.

[%] [%] [%] [%]

Lidzbark

Warmiński 3,02 96,98 3,39 96,61

gm. Olecko 53,92 46,08 28,84 71,16

Na obszarze Lidzbarka Warmińskiego możliwe jest pozyskiwanie energii

elektrycznej z trzech źródeł. Wiodącym źródłem jest istniejąca elektrownia wodna

(1,4 GWh/rok), a pozostałe (potencjalne) źródła to instalacje przetwarzające biogaz

pochodzenia rolniczego i biogaz z oczyszczalni ścieków, które mogłyby generować

energię elektryczną w ilości ok. 0,35 GWh/rok.


46

Zapotrzebowanie na ciepło w Lidzbarku Warmińskim może być substytuowane

za pomocą takich nośników energii, jak: drewno z pielęgnacji drzew przydrożnych i

zieleni miejskiej, lasu oraz sadów, słoma, siano, uprawy energetyczne, czy biogaz z

oczyszczalni ścieków i przetwarzania pozostałości rolniczych. Łączny techniczny (tj.

z uwzględnieniem sprawności konwersji paliwa) potencjał energetyczny

zidentyfikowanych tu źródeł ciepła wynosi tylko ok. 10,76 TJ/rok.

Na obszarze gm. Olecko możliwe jest pozyskiwanie energii elektrycznej

z dwóch już istniejących instalacji biogazowych stosujących kogenerację (po ok. 7,5

GWh/rok – każda), z fermy wiatrowej (1,82 GWh/rok) i z małej elektrowni wodnej

(0,027 GWh/rok). Ponadto istnieje możliwość przetworzenia na biogaz odchodów

zwierzęcych z ferm niezwiązanych ze wspomnianymi wyżej biogazowniami

i wytworzenie tym sposobem energii elektrycznej w ilości ok. 4,8 GWh/rok.

Do pokrycia zapotrzebowania na ciepło w gm. Olecko zidentyfikowano ogółem 9

lokalnych źródeł energii, w tym dwie wcześniej wspomniane biogazownie rolnicze.

Łączny techniczny potencjał energetyczny źródeł ciepła w gminie Olecko wynosi ok.

275,5 TJ/rok.

Jak widać z przedstawionych wyników badań i analiz, na obszarze miasta

Lidzbark Warmiński nie jest możliwe osiągnięcie samowystarczalności

energetycznej. Na niekorzystny bilans energetyczny ma tu niewątpliwy wpływ

struktura terenów miejskich zdominowana zwartą zabudową i z minimalną dostępną

powierzchnią dla potencjalnych przedsięwzięć związanych z OZE. Ponadto niektóre

formy energetyki odnawialnej (np. energetyka wiatrowa) ze względu na

obowiązujące przepisy prawne, nie są w ogóle możliwe do wykorzystania na terenach

stricte miejskich.

Osiągnięcie pełnej samowystarczalności energetycznej nie jest również możliwe

w gm. Olecko. Jednak potencjał lokalnych źródeł energii, zwłaszcza energii

elektrycznej (aż 53,92% zapotrzebowania), jest znaczący. Wykorzystanie tego

potencjału może przynieść gminie określone korzyści gospodarcze, społeczne i inne.

Potencjał lokalnych nośników ciepła również nie jest niski (28,83%

zapotrzebowania), a jego wykorzystanie mogłoby przynieść gminie wymierne

korzyści ekologiczne z uwagi na ograniczenie emisji CO2 do atmosfery.

LITERATURA

Olkowski T., Lipiński S., Bukowski K. 2016a. Analiza możliwości osiągnięcia

samowystarczalności energetycznej przez gminę miejską - studium przypadku.

Elektroniczne Materiały Konferencji Naukowej pt. „Inżynieria rolnicza – nauka i

praktyka”. Olsztyn, 22-24 czerwca 2016.

Olkowski T., Lipiński S., Piekielniak D. 2016b. Koncepcja gminy samowystarczalnej

energetycznie – studium przypadku. Materiały Konferencji Naukowej pt.

„Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i

przemyśle spożywczym”. Warszawa, 13-14 września 2016.


47

MODELOWANIE UKŁADU HYDRAULICZNEGO

ZGRABIARKI PODBIERACZOWO-TAŚMOWEJ W

PROGRAMIE FESTO FLUIDSIM

Tadeusz Pawłowski , Janusz Rutkowski, Jan Szczepaniak,

Tomasz Szulc, Michał Zawada

Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych

W referacie przedstawiono model symulacyjny układu hydraulicznego zgrabiarki

podbieraczowo-taśmowej, wykonany w programie FESTO FluidSIM. Program

umożliwia budowanie funkcjonalnych schematów hydraulicznych, opisanych

parametrycznie, z możliwością wykonywania obliczeń numerycznych przepływów

i symulowania ruchu zamodelowanych urządzeń hydraulicznych.

Zgrabiarki podbieraczowo-taśmowe są przykładem najnowszych rozwiązań

w dziedzinie maszyn do uprawy zielonek. Ich przeznaczeniem jest przetrząsanie

pokosów zielonki i jej wałowanie w celu dalszego zbierania maszynowego lub

prasowania. W odróżnieniu od tradycyjnych zgrabiarek nie powodują splątania roślin

oraz zapewniają znacznie lepsze rozluźnienie pokosu na etapie suszenia.

Są przeznaczone dla gospodarstw wielkoobszarowych z racji dużej wydajności

i konieczności agregacji z dużymi ciągnikami rolniczymi. Ich duży stopień złożoności

i ilość napędów hydrostatycznych decyduje także o ich wysokiej cenie.

Proces projektowania zgrabiarek podbieraczowo-taśmowych wymaga

zaangażowania zaawansowanych narzędzi inżynierskich. Z pozoru prosta kinematyka

wymaga jednak konieczności zautomatyzowania wybranych ruchów roboczych.

Siłowniki hydrauliczne muszą być ze sobą zsynchronizowane, aby realizować płynne

i bezkolizyjne rozkładanie i składanie maszyny na polu. Dzięki zastosowaniu

programu FluidSIM, projekt inżynierski takiego układu hydraulicznego cechował się

wysokim poziomem poprawności, zweryfikowanej w drodze obliczeń

symulacyjnych.

Rysunek 1. Przykładowa zgrabiarka Kuhn Merge Maxx 900


48

Rysunek 2. Interfejs programu FluidSIM z przykładowym modelem układu

hydraulicznego na pulpicie roboczym (a) oraz wizualizacja przepływu oleju

hydraulicznego w programie FluidSIM podczas ruchu siłowników (z prawej)

Przedstawione prace zrealizowano w ramach projektu B+R pt.: „Typoszereg

aktywnych zgrabiarek podbieraczowo-taśmowych z mechatronicznym systemem

sterowania zespołami roboczymi i rejestracją plonu” (nr projektu: POIR.04.01.04-00-

0048/15, współfinansowany z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w

ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-2020).

LITERATURA

Dreszer K., Pawłowski T., Szczepaniak J., Szymanek M., Tanaś W.: Maszyny

Rolnicze. Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych, Poznań, 2014.

Festo FluidSIM 5. User’s guide. Instrukcja obsługi. Festo Didactic, Art Systems.

Kamprowski R., Szczepaniak J., Szulc T., Zawada M.: Projektowanie układu

hydraulicznego zgrabiarki podbieraczowo-taśmowej. Konf. Kraj. n.t.:

Modelowanie i projektowanie maszyn rolniczych z zastosowaniem wspomagania

komputerowego. Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych, Poznań, 2017.

Schmitt A.: Rexroth. Vademecum hydrauliki. Informator i podręcznik hydrauliki.

Willy Schleunung Graphischer Betrieb, Marktheidenfeld, 2014.

Stryczek S.: Napęd hydrostatyczny. Tom 1 i 2. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne,

Warszawa, 1984.

Szczepaniak J., Zawada M.: Projektowanie układu hydraulicznego w FluidSIM.

Prezentacja dydaktyczna. Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych, Poznań,

2017.

Zgrabiarka z przenośnikiem taśmowym Merge Maxx. Brouszura informacyjna. Kuhn,

Francja, 2015.


49

PROGRAMOWANIE KONSTRUKCJI ZESPOŁÓW

ROBOCZYCH EMULSORÓW CIŚNIENIOWYCH

Artur Popko

Wydział Transportu i Informatyki, Wyższa Szkoła Ekonomii i Innowacji w Lublinie

Emulgacja polega na rozdrobnieniu cząstek fazy rozproszonej do wymaganej

wartości wymiaru charakterystycznego w celu uzyskania wielofazowego ciekłego

układu niejednorodnego o pożądanych parametrach. Proces jest powszechnie

stosowany m.in. w przemyśle chemicznym, farmaceutycznym, kosmetycznym oraz

szczególnie szeroko w przemyśle spożywczym.

Fizyczna interpretacja mechanizmu emulgacji ciśnieniowej opracowana przez

autora oparta jest na założeniu, że rozdrabnianie cząstek fazy rozproszonej jest

wynikiem działania sił tnących i sił tarcia oraz, że na wartość wymiaru

charakterystycznego zdyspergowanej ciśnieniowo cząstki fazy rozproszonej emulsji

oddziałują: napięcie międzyfazowe, współczynnik lepkości dynamicznej fazy

rozproszonej emulsji, gęstości odpowiednio fazy rozproszonej i fazy ciągłej,

temperatura, ciśnienie emulgacji, współczynnik oporu aerodynamicznego,

współczynnik efektywności wydatku.

Opracowany przez autora mechanizm współoddziaływania podstawowych

parametrów procesu emulgacji ciśnieniowej, fizycznych właściwości emulsji oraz

parametrów emulgowania, ciśnienia i temperatury stanowi podstawę dla

sformułowania matematycznego modelu procesu uwzgledniającego wpływ tych

parametrów na wartość wymiaru charakterystycznego cząstek fazy rozproszonej

wytwarzanej emulsji:

2

sxtczcz ///242 pCkpdcz

gdzie: dcz – wymiar charakterystyczny cząstki fazy rozproszonej, – napięcie

międzyfazowe, μ – współczynnik lepkości dynamicznej fazy rozproszonej emulsji,

ρcz, ρs – gęstości odpowiednio fazy rozproszonej i fazy ciągłej, p – ciśnienie

emulgacji, Cx – współczynnik oporu aerodynamicznego, φ – współczynnik

efektywności wydatku, kt – temperaturowy współczynnik dyspergowania

Z powyższej zależności można określić ciśnienie emulgacji wymagane do

uzyskania określonej wartości wymiaru charakterystycznego cząstek fazy

rozproszonej:

22

s

2

x

2

czsxcz

22

sxcz

22

cz /4/2/4

CdCdkk

Cdkp t

t

t

Opracowane zależności dają możliwość programowania istotnych parametrów


50

konstrukcyjnych i eksploatacyjnych zespołów roboczych emulsorów ciśnieniowych a

w szczególności wysokociśnieniowych zaworów emulgujących oraz ustalania

racjonalnych parametrów procesu: ciśnienia oraz temperatury, niezbędnych do

uzyskania wymaganych emulsji.

LITERATURA

Popko A.: Badania napięcia międzyfazowego emulsji, Postępy Techniki

Przetwórstwa Spożywczego, vol. 08, nr 1-2, pp. 30-31, 1999.

Popko A.: Badania procesu emulgacji ciśnieniowej, Przegląd Mechaniczny, vol. 5-6,

pp. 7-11, 1998.

Popko A.: Ciśnieniowe wytwarzanie emulsji wodno-olejowej. Zagadnienia

modelowania. Lublin. Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, 2008.

Popko A.: New interpretation of emulsifying mechanism. International Agrophysics.

Institute of Agrophysics. Polish Academy of Sciences. Lublin. Poland. Lublin, pp.

105-111, 2000.

Popko A.: Pressure emulsification process modeling. Eksploatacja i Niezawodność,

Maintenance and Reliability, Vol. 43, No. 3, pp.14-19, 2009.

Popko A.: Uwarunkowania techniczne i procesowe modelowania emulgacji

ciśnieniowej, Lubelskie Towarzystwo Naukowe, 2011.


51

KIERUNKI ROZWOJU TECHNIKI I TECHNOLOGII ZBIORU

BURAKÓW CUKROWYCH

Jacek Przybył

Instytut Inżynierii Biosystemów, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

Rozwój konstrukcji kombajnów samojezdnych odbywa się wielokierunkowo i

obejmuje zarówno doskonalenie poszczególnych podzespołów, jak i optymalizację

pracy maszyn w aspekcie jakości ich pracy i kosztów eksploatacji. Najważniejsze

zmiany wprowadzone w ostatnim czasie w kombajnach samojezdnych to: nowe

rozwiązania zespołu ogławiającego, który w coraz większym stopniu staje się

ścinaczem liści, napędzane wyciągacze kołowe z tzw. wyprzedzeniem, dzięki czemu

ograniczono obłamywanie końców korzeni, nowe rozwiązania zespołu czyszczącego

bez prętowych kół czyszczących, zwiększenie szerokości roboczej do 9 i 12 rzędów,

elektroniczne zarządzanie obciążeniem silnika w celu ograniczenia zużycia paliwa

oraz układy jezdne minimalizujące ugniatanie gleby (masa największych kombajnów

z pełnym zbiornikiem korzeni przekracza 50 t).

Poprzez wprowadzanie zmian konstrukcyjnych producenci kombajnów

buraczanych dążą do zebrania możliwie całego plonu korzeni, przy jednoczesnym

zwiększeniu jego jakości, co w dalszej kolejności sprzyja długiemu składowaniu

korzeni w pryzmach.

Wysokie koszty postępu technicznego w rozwój techniki do zbioru buraków

cukrowych powodują koncentrację produkcji w dużych przedsiębiorstwach.

Znaczący postęp techniczny jest zauważalny także w technologiach

alternatywnego wykorzystania buraków cukrowych, szczególnie do przechowywania

i przygotowania substratu dla biogazowi.

Podstawową maszyną do zbioru buraków cukrowych jest 6-rzędowy samojezdny

kombajn z zasobnikiem korzeni o pojemności ok. 30 m3. Alternatywą – dla firm

usługowych i na duże areały – są kombajny z 3-osiowym układem jezdnym 9 lub 12-

rzędowe, ze zbiornikiem korzeni o pojemności 4045 m3.

O upowszechnieniu się kombajnów samojezdnych decyduje kilka czynników, z

których najważniejsze to: łatwa organizacja pracy, ograniczenie ugniatania gleby,

duża wydajność zbioru oraz wysoka jakość zebranego plonu. W kombajnie

samojezdnym jest możliwość zastosowania zaawansowanych technicznie układów

ogławiających, aktywnych wyciągaczy, rozbudowanych układów czyszczących i

automatycznych układów sterująco-kontrolnych, co poprawia jakość ogławiania,

zmniejsza straty i uszkodzenia korzeni oraz zmniejsza zanieczyszczenia plonu.

Umieszczenie zespołu ogławiająco-wyorującego przed przednią osią kombajnu

umożliwia zastosowanie w układzie jezdnym szerokich opon niskociśnieniowych.

Koła te poruszają się po powierzchni pola, z której zebrano już korzenie. Analiza

efektywności modernizacji technologii zbioru buraków cukrowych jednoznacznie

wskazuje, że wykorzystanie nowych, wysokowydajnych maszyn wielorzędowych,

pozwala zebrać więcej pełnowartościowego plonu o wysokiej pozbiorowej jakości


52

korzeni.

Zapewnienie wysokiej zewnętrznej pozbiorowej jakości buraków wymagało

wprowadzenia zmian w zespołach roboczych kombajnów, umożliwiających zebranie

całej wyprodukowanej masy korzeni, przy zminimalizowaniu uszkodzeń i

zanieczyszczeń.

Pozostawienie na korzeniu główki oczyszczonej z liści polega albo na zastąpieniu

ogławiania defoliacją korzeni, albo na zastosowaniu mikro-dogławiaczy. W

pierwszym przypadku przekonstruowanie zespołu ogławiającego kombajnu polega na

wyeliminowaniu dogławiacza i zastosowaniu kombinacji bijakowego ścinacza liści

oraz bijakowych oczyszczaczy główek korzeni z resztek ogonków liściowych.

Natomiast zastosowanie mikro-dogławiaczy umożliwia ścięcie ogonków liści tuż

przy ich osadzeniu na główce. Wyciąganie korzeni bez wysokiego urywania ich

końca powinno zapewnić zastosowanie aktywnych wyciągaczy, w połączeniu z

doborem odpowiedniej do warunków zbioru głębokości ich pracy i prędkości

roboczej kombajnu. Z badań wynika, że odłamywania końców korzeni nie można

całkowicie wyeliminować, ale starty plonu z tej przyczyny można ograniczyć do

23%.

Firma Grimme rozwija koncepcję „odliściania” buraków i stosuje ją zarówno w

kombajnach samojezdnych, jak i w zestawach ciągnikowych. W zestawie 6-

rzędowych maszyn do 2-etapowego zbioru buraków pierwszy etap wykonuje

bijakowy rozdrabniacz liści. W drugim etapie zbioru korzenie są wyorywane przez

wyciągacze kołowe napędzane hydraulicznie, z tzw. wyprzedzeniem, , czyli o

prędkości obwodowej kół większej o 6-8% od prędkości roboczej, dzięki czemu

ograniczono odłamywanie końców korzeni. Oczyszczanie korzeni z ziemi, a także z

resztek liści następuje na przenośnikach złożonych z walców gładkich i spiralnych.

Firma Holmer dla zebrania całego wyprodukowanego plonu w kombajnach Terra

Dos zastosowała system mikro-dogławania korzeni o nazwie DynaCut oraz

wyorywacz typu HR o modułowej budowie. W wyorywaczu Holmer HR każdy

wyciągacz pracuje niezależnie, kopiując ukształtowanie powierzchni pola.

Nastawioną głębokość pracy utrzymuje układ hydrauliczny z indywidualnymi

siłownikami dla każdego wyciągacza, które stanowią jednocześnie ich zabezpieczenie

przed uszkodzeniem przez kamienie. Koncepcja wyorywacza HR jest ukierunkowana

na zoptymalizowane kosztów jego eksploatacji, będących wypadkową kosztu zużycia

części, paliwa oraz strat plonu.

Mikro-dogławiacz o nazwie Micro-Topper jest standardowym wyposażeniem

kombajnów firmy Ropa. Badania wykazały bardzo dużą dokładność pracy tego

zespołu; praktycznie na burakach nie było resztek liści, nawet przy prędkości

roboczej do 10 km/h. W celu wyciągnięcia możliwie całych korzeni z gleby firma

Ropa wprowadziła nowe lemiesze, o regulowanym 6-stopniowo kącie natarcia.


53

REKUPERATORY ENERGII DRGAŃ POJAZDÓW

MECHANICZNYCH

Henryk Rode

Zakład Inżynierii Systemów Mechanicznych i Automatyzacji, Instytut Inżynierii Mechanicznej, Wydział

Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii, Politechnika Warszawska, Adres: ul. Jachowicza 2, 09–400

Płock, Polska, e-mail: [email protected]

WPROWADZENIE

Poprawienie efektywności przetwarzanie energii w pojeździe mechanicznym ma,

ze względu na liczbę eksploatowanych pojazdów, kolosalne znaczenie. Aby to

osiągnąć stosuje się różne systemy odzyskujące energię tak w silniku jak w innych

układach pojazdu np. układzie zawieszenia czy hamulcowym [Kuchar i Siczek 2012].

Można stosować nawet rekuperator energii drgań fotel operatora pojazdu.

Rekuperator mechaniczny energii drgań fotela operatora pojazdy

mechanicznego

Rekuperator mechaniczny energii drgań fotele operatora pojazdu mechanicznego

zamienia energię kinetyczną drgającego siedziska fotela na energię elektryczną

[Korzybski i Rode 2012]. Rekuperator montowany jest pod fotelem operatora i

wspomaga pracę amortyzatora gazowego. Składa się on z dwóch sprzężonych ze sobą

listew zębatych zamieniających, poprzez koła zębate, ruch posuwisto-zwrotny fotela

operatora na ruch obrotowy wałków napędowych dwóch sprzęgieł

jednokierunkowych. Sprzęgła te połączone są z głównym kołem zębatym zazębionym

z kołem zębatym wałka prądnicy. Każde sprzęgło przekazuje moment obrotowy w

inną stronę. Dzięki temu jedna listwa napędza wałek prądnicy podczas ruchu

siedziska w dół, druga – ruchu w górę. Generowany w prądnicy prąd magazynowany

jest w osobnym akumulatorze lub doładowuje akumulator pojazdu. W celu

zapewnienia stałego kontaktu listwy dociskane są do kół zębatych za pomocą

pierścieniowych rolek dociskowych wykonanych z tekstolitu i montowanych

przesuwnie w ramie rekuperatora. Wałki sprzęgłowe połączone są wpustami ze

sprzęgłami jednokierunkowymi i łożyskowane w ramie rekuperatora. Zastosowane

sprzęgła jednokierunkowe są sprzęgłami kulkowymi. Wszystkie elementy

rekuperatora, z wyjątkiem sprzęgieł, rolek dociskowych listew i ramy wykonane są ze

stali. Całkowita masa rekuperatora wraz z rama wynosi 6kg.

Indukcyjny rekuperator energii drgań fotela operatora pojazdu mechanicznego

Indukcyjny rekuperator energii drgań fotela operatora pojazdu mechanicznego,

podobnie jak rekuperator mechaniczny, zamienia energię kinetyczną drgającego

fotela operatora na energię elektryczną. Indukcyjny rekuperator montowany jest pod

fotelem operatora i wspomaga pracę amortyzatora gazowego. Składa się z

połączonego z konstrukcją fotela rdzenia z magnesami stałymi w kształcie walca.

Magnesy wykonują ruch posuwisto-zwrotny wewnątrz nawiniętej z drutu

miedzianego cewki. Walcowy rdzeń zbudowany jest z magnesów neodymowych z

powłoką niklową. Walcowa powierzchnia zewnętrzna cewki jest zaizolowana, a jej


54

górny i dolny koniec połączony jest z płytami wykonanymi z dielektryka. W dolnej

płycie są wyprowadzone końce uzwojenia cewki. Dla utrzymania prostoliniowości

cewki oraz stałej wielkości szczeliny pomiędzy cewką i rdzeniem magnetycznym

konstrukcję nośną cewki zbudowana jest z czterech, skręcanych, prętowych kolumn

montowanych do ram pomocniczych. Generowany w cewce prąd elektryczny

ostatecznie magazynowany jest w akumulatorze pojazdu. Całkowita masa

rekuperatora wraz z rama wynosi ok. 4kg.

PODSUMOWANIE

Przedstawione systemy rekuperacji energii drgań poprawiają w pewnym stopniu

bilans energetyczny pojazdu mechanicznego. Specyfika ich budowy i sposób

funkcjonowania determinuje ich wykorzystanie w pojazdach poruszających się po

drogach nieutwardzonych lub bezdrożach np. w ciągnikach rolniczych lub pojazdach

terenowych. Przyczyniają się, tak długo jak do ich napędu wykorzystywane są silniki

spalinowe, do zmniejszenia zużycia paliwa a tym samym szkodliwego oddziaływania

spalin na środowisko.

LITERATURA

Korzybski W., Rode H.,: A unit to recover energy from a driver’s seat vibrationin a

motor vehicle, Journal of KONES, vol.19, nr 3, 2012, ss.391-394

Kuchar M., Siczek K., Ocena możliwości odzyskiwania energii z układu zawieszenia

przy wykorzystaniu amortyzatora pneumatycznego, Archiwum Motoryzacji Nr 2,

2012.


55

MODELOWANIE FIZYCZNE FUNKCJONOWANIA

MODUŁÓW FOTOWOLTAICZNYCH W PAKIECIE SIMSCAPE

OPROGRAMOWANIA MATLAB

Mariusz Sarniak

Instytut Inżynierii Mechanicznej, Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii, Politechnika

Warszawska Filia w Płocku

MATLAB jest interaktywnym środowiskiem do wykonywania obliczeń

naukowych i inżynierskich, oraz do tworzenia symulacji komputerowych,

rozwijanym od roku 1985. Na szczególną uwagę zasługuje pakiet SIMULINK, który

umożliwia prowadzenie obliczeń symulacyjnych na podstawie schematów

blokowych. W najnowszych wersjach tego oprogramowania dodana została

biblioteka SIMSCAPE do modelowania fizycznego, która zawiera wiele gotowych i

przetestowanych komponentów z różnych dziedzin (tzw. domen: mechanicznej,

elektrycznej, hydraulicznej, itp.).

Klasyczne krzemowe ogniwo fotowoltaiczne (dalej nazywane w skrócie PV) pod

względem budowy jest bardzo podobne do diody półprzewodnikowej. Konsekwencją

tego faktu jest to, że modele matematyczne ogniw PV są budowane jako obwody

zastępcze jedno- i dwudiodowe (rysunek 1).

Rysunek 1. Schemat modelu zastępczego ogniwa PV: a) jednodiodowego,

b) dwudiodowego

Dla jedno- i dwudiodowego schematu zastępczego ogniwa PV na podstawie

pierwszego prawa Kirchhoffa można zapisać wzory (1) i (2), opisujące modelowane

zjawisko. Ze względu na uwikłaną postać tych zależności do rozwiązania należy

zastosować metody iteracyjne i jest to możliwe do wykonania w pakiecie


56

SIMULINK.

shd

I

sh

s

I

t

ssph

R

RIV1

Vn

RIVexpIII

(1)

sh2d1d

I

sh

s

I

t2

s2s

I

t1

s1sph

R

RIV1

Vn

RIVexpI1

Vn

RIVexpIII

(2)

Szczegółowy opis użytych we wzorach (1) i (2) oznaczeń i symboli można

znaleźć w literaturze (np. Sarniak 2016).

Pojawienie się komponentów pakietu SIMULINK/SIMSCAPE przedstawionych

na rysunku 2, znacznie ułatwia i przyspiesza proces modelowania systemów PV.

Rysunek 2. Komponenty fotowoltaiczne pakietu SIMULINK/SIMSCAPE

Komponenty „PV Array” oraz „Solar Cell” zostały zaimplementowane w

pakiecie SIMULINK/SIMSCAPE na podstawie modeli matematycznych,

opracowanych odpowiednio przez NREL (National Renewable Energy Laboratory)

[Chandani, Anamika 2014] oraz publikacji w IEEE Proceedings of Electric Power

Applications [Gow, Manning 1999]. Badania symulacyjne generatorów PV

umożliwiają uzyskanie informacji o parametrach ich funkcjonowania w różnych

warunkach napromieniowania i temperatury bez konieczności wyłączania instalacji,

co ma miejsce przy standardowych pomiarach.

LITERATURA

Chandani S., Anamika J. 2014. „Solar Panel Mathematical Modelling Using

Simulink”. Journal of Engeneering Research and Applications. Vol. 4, Issue 5, 67-

72.

Gow, J.A. and C.D. Manning. 1999. "Development of a Photovoltaic Array Model for

Use in Power-Electronics Simulation Studies." IEEE Proceedings of Electric

Power Applications, Vol. 146, No. 2, pp. 193–200.

Sarniak M. 2016. „Budowa i eksploatacja systemów fotowoltaicznych”. Warszawa:

Grupa MEDIUM.


57

RYNEK CIĄGNIKÓW W POLSCE NA TLE WYBRANYCH

KRAJÓW UNII EUROPEJSKIEJ

Hubert Seliwiak1, Jacek Skudlarski

2

1Polska Izba Gospodarcza Maszyn i Urządzeń Rolniczych 2Katedra Organizacji i Inżynierii Produkcji, Wydział Inżynierii Produkcji, Szkoła Główna Gospodarstwa


Poziom zakupów fabrycznie nowych ciągników rolniczych jest ściśle powiązany

z kondycją finansową gospodarstw rolnych oraz poziomem mechanizacji rolnictwa

danego kraju. Liczba sprzedawanych w jednostce czasu nowych ciągników

rolniczych charakteryzuje kondycję rynku maszyn rolniczych w danym kraju.

Jednocześnie jest ona wskaźnikiem odzwierciedlającym siłę nabywczą gospodarstw

rolnych oraz zdolność do ich modernizacji. Dynamiczny rozwój rynku ciągników

rolniczych w Polsce rozpoczął się wraz z integracją Polski ze strukturami Unii

Europejskiej. Do tego stanu przyczyniło się wdrożenie zasad Wspólnej Polityki

Rolnej (WPR) oraz uruchomienie wsparcia rolnictwa w ramach programów rolno-

środowiskowych [Jucherski, Król 2013]. Sytuacja na europejskich rynkach ciągników

rolniczych jest w dużej mierze uzależniona od koniunktury w rolnictwie

poszczególnych krajów [Pawlak 2007].

Celem niniejszej pracy była próba analizy sprzedaży nowych ciągników

rolniczych w Polsce i w wybranych krajach Unii Europejskiej w latach 2000-2016.

Analizą objęto rynki Niemiec, Francji, Hiszpanii oraz Włoch.

Materiałem źródłowym do badań były opracowania i raporty i notatki prasowe

udostępniane przez Polską Izbę Gospodarczą Maszyn i Urządzeń Rolniczych

(PIGMiUR) oraz stowarzyszenia branżowe takie jak AEA, Agrievolution, AXEMA,

CEMA, VDMA i Feder Unacoma.

W okresie 2001-2016 na terytorium Niemiec, Francji, Włoch, Hiszpanii oraz

Polski zarejestrowano 1 873 370 nowych ciągników rolniczych. Najwięcej nowych

ciągników (581 680 sztuk) zarejestrowano we Francji. Drugim pod względem

wielkości rynkiem ciągników w UE są Niemcy, gdzie liczba rejestracji w

analizowanym okresie wyniosła 468 990 sztuk. Liczba zarejestrowanych nowych

ciągników na terytorium Włoch w latach 2001-2016 wyniosła 404 875 sztuk. W tym

samym okresie w Hiszpanii zarejestrowano 226 931 ciągników, zaś w Polsce 190 894

sztuk.

W analizowanym okresie rynek francuski cechowały znaczne wahania w liczbie

rejestracji. W pierwszych latach XXI w. sprzedaż nowych ciągników rolniczych w

tym kraju przekraczała poziom 30 tys. sztuk. Rekordowym okazał się rok 2012 kiedy

to zarejestrowano we Francji 42 712 traktorów. Było to o 9% więcej niż w

poprzednim roku (39 089 sztuk). Od 2013 r. we Francji miał miejsce spadek

sprzedaży ciągników. Liczba zarejestrowanych w tym kraju nowych ciągników w

2016 r. (27 315) była najniższa od 2001 r.

Na rynku w Niemczech w latach 2001-2012 miał miejsce znaczny wzrost popytu

na nowe ciągniki. Najwięcej ciągników w tym kraju (36 264sztuki) zarejestrowano w


58

2012 r. Jednakże od 2013 r. tendencja uległa odwróceniu. W 2016 r. w Niemczech

zarejestrowano 29 000 ciągników, o 10% mniej niż przed rokiem.

Rynki ciągników w Hiszpanii i Włoch w pierwszych latach XXI w.

charakteryzowała tendencja spadkowa. Wzrost popytu na nowe ciągniki w Hiszpanii

odnotowano po 2014 r. We Włoszech natomiast nadal utrzymał się spadek popytu na

nowe ciągniki, jednakże jego przebieg od 2014 r. był łagodniejszy w porównaniu z

okresem 2003-2011.

Rynek techniki rolniczej w Polsce w pierwszej dekadzie XXI w. cechował

znaczny wzrost popytu na nowe ciągniki. Na przełomie lat 2001-2012 liczba

rejestrowanych rocznie ciągników wzrosła z poziomu 4 523 do 19 113 sztuk. Poziom

sprzedaży ciągników w Polsce w 2012 r. był zbliżony do popytu ja te pojazdy we

Włoszech. Jednakże po 2012 r. w Polsce ma miejsce spadek sprzedaży ciągników. W

2016 r. w Polsce zarejestrowano 9 607 nowych ciągników, co jest wynikiem o 50%

gorszym od sprzedaży w 2012 r.

W 2012 r. Polska zajmowała 4 pozycję na europejskim rynku pod względem

popytu na nowe ciągniki. W wyniku spadku popytu na nowe ciągniki w rankingu

europejskich rynków ciągników Polska zajęła 6 pozycję za Wielką Brytanią, w której

w 2016 r. zarejestrowano 10 602 nowe ciągniki.

LITERATURA

Jucherski A., Król K. 2013. Obciążenie i nasycenie produktu i ziemi wartością oraz

mocą środków mechanizacji w wybranych górskich gospodarstwach mlecznych.

Problemy Inżynierii Rolniczej (1): 41–50.

Pawlak J. 2007. Rynek ciągników w wybranych krajach. Problemy Inżynierii

Rolniczej (3): 29-34


59

PROBLEMY OPISU STRUKTURY MATERIAŁÓW

WIELOFAZOWYCH NA PRZYKŁADZIE BIOKOMPOZYTÓW

Jacek Słoma, Iwona Florczak, Marek Klimkiewicz,

Paulina Zdanowska

Katedra Organizacji i Inżynierii Produkcji, Wydział Inżynierii Produkcji, Szkoła Główna Gospodarstwa


By sprostać rosnącym wymaganiom klientów, nowoczesne wyroby muszą być

produkowane z materiałów o wysokich, precyzyjnie określonych, całkowicie

przewidywalnych i powtarzalnych a jednocześnie, coraz częściej, przeciwstawnych

właściwościach. Te wymagania są osiągalne w przypadku materiałów wielofazowych

– kompozytów. Z drugiej strony, zgodnie z doktryną zrównoważonego rozwoju,

rośnie zapotrzebowanie na materiały proekologiczne, np. biodegradowalne. Tu

dominują biokompozyty – materiały wytworzone z surowców pochodzenia

biologicznego. Niestety, surowce te, ze względu na dużą zmienność cechującą żywe

organizmy, rzadko spełniają wyżej opisane kryteria.

Inżynieria materiałowa opiera się na podstawowym prawie, mówiącym, że

właściwości materiału zależą od jego struktury, i że jedynym sposobem zmiany

właściwości jest zmiana struktury. A zatem, by móc w pełni sterować zmiennymi

właściwościami biokompozytów musimy dobrze poznać i opisać ich strukturę.

W przypadku materiałów klasycznych takich, jak metale, ceramiki, niektóre

kompozyty, ich struktura jest stosunkowo prosta. Rozpatrywane są jej min. 2

poziomy. Pierwszy to poziom molekularny, opisujący rodzaj atomów, rodzaj

łączących je wiązań oraz charakterystyczne ich rozmieszczenie w przestrzeni. Drugi

poziom to opis kształtu, wielkości i sposobu rozmieszczenia krystalitów – ziaren

wszystkich faz oraz rodzaj wiązań pomiędzy nimi w obszarze granic ziarn lub granic

międzyfazowych. Podobnie jest w przypadku opisu struktury materiałów

polimerowych. Tu jednak dochodzi znacznie bardziej skomplikowany opis budowy

makrocząsteczki polimeru, oddziaływań jej segmentów ze sobą nawzajem i z innymi

makrocząsteczkami oraz z cząstkami dodatków np. wypełniaczy. W przypadku

surowców biopochodnych (o niskim stopniu przetworzenia) należy rozpatrywać, co

najmniej 3 poziomy struktury. Poziom molekularny jest najbliższy materiałom

polimerowym. Kolejny poziom to wewnętrzna struktura „ziarn” będących de facto

częściami funkcjonalnymi lub organami roślin lub zwierząt np. liść, łodyga, nasienie,

chrząstka, kość, skóra albo ich części składowych np. skórka liścia, włókno

przewodzące, okrywa nasienna, ziarno kolagenu, okostna, naskórek. To właśnie ten

poziom jest najmniej poznany i nastręcza inżynierom materiałowym najwięcej

problemów (naukowych). Trzeci poziom, to wreszcie, podobnie jak w materiałach

klasycznych poziom „ziarna” i jego „granicy”.

Badania struktury biokompozytów wymagają nie tylko wiedzy z zakresu

inżynierii materiałowej ale także rozległej wiedzy z tak odległych dziedzin jak

fizjologia roślin i zwierząt, anatomia i patologia tkanek roślinnych i zwierzęcych

preparatyka biologiczna i innych. Możliwość zastosowania tradycyjnych metod


60

badawczych inżynierii materiałowej jest w tym przypadku bardzo ograniczona.

Nawet uzyskanie za pomocą wysoko rozdzielczej skaningowej mikroskopii

elektronowej doskonałego obrazu struktury biokompozytu (jego biopochodnych

składowych) nie gwarantuje poprawnej interpretacji i wyciągnięcia sensownych

wniosków.

Można, oczywiście, pominąć badania strukturalne i zająć się jedynie wpływem

parametrów wejściowych na wielkości wyjściowe np. określenie wpływu zwiększenia

zawartości wytłoków jabłkowych relaksację naprężeń ściskających w kompozycie z

ich udziałem, bez odpowiadania na pytanie dlaczego wytłoki jabłkowe zmieniają stan

naprężeń w kompozycie. Takie badania określa się mianem badań czarnej skrzynki.

Wiemy, co do niej wkładamy oraz obserwujemy, co z niej wychodzi, ale nie wiemy (i

nie interesuje nas) co dzieje się wewnątrz. Może to być wystarczające w przypadku

prac rozwojowych (opartych na metodach naukowych) lecz nie jest wysoko oceniane

w środowisku naukowym, gdyż nie daje odpowiedzi na pytanie „dlaczego?”

Problem braku wiedzy na temat struktury szczególnie uwidacznia się podczas

poszukiwania matematycznej interpretacji zachodzącego zjawiska. Chcąc go

rozwiązać, można sięgnąć do metod modelowania wirtualnego np. MES. Jednak do

poprawnego działania, nie nazbyt uproszczonego, modelu potrzebne są poprawnie

określone warunki brzegowe. Na przykład modelowanie mechaniki odkształcania się

materiału, wymaga dobrze określonego modułu sprężystości wzdłużnej (modułu

Younga). W przypadku materiałów jednofazowych, można przyjąć, że moduł Younga

pojedynczego ziarna metalu lub ceramiki równy jest modułowi tego materiału jako

makroskopowego monokryształu. Wówczas pozostaje jedynie określić

(zweryfikować) wpływ granic ziarn. W przypadku kompozytów dwufazowych,

możemy modelować cały materiał wstawiając do algorytmu wartości modułów

Younga poszczególnych faz. Ale jak zamodelować odkształcanie się biokompozytu

złożonego ze zmielonych igieł sosnowych z poli(tereftalanem etylenu)? Jak określić

moduł Younga igły sosnowej? Czy wystarczy wartość uśredniona czy konieczny

będzie opis mechaniki odkształcania komórek, ich ścian, wakuoli, jądra

komórkowego, mitochondriów, mikrofibryli czy mikrofilamentów? Najpierw jednak

należy odpowiedzieć na pytanie, czy one w ogóle tam są, skoro nie daje się ich

rozpoznać w widoku mikroskopowym, ze względu na daleko posuniętą destrukcję w

procesie mielenia i zagęszczania?

Oczywiście, możliwe jest stosowanie metod pośrednich. Można np. dość

dokładnie opisać pojedyncze cząstki, które posłużą do wytworzenia kompozytu a

później poszukiwać w gotowym kompozycie ich „śladów” i opisywać ich położenie

w „przestrzeni” materiału. Wymaga to jednak wykonania, opisania i skatalogowania

setek obrazów charakterystycznych elementów danego materiału.

W referacie autorzy przedstawili problemy opisu struktury materiałów

biokompozytowych dwu- i wieloskładnikowych oraz podjęli próbę odpowiedzi na

pytanie, jak opisać struktury materiałów biokompozytowych z zastosowaniem

metody wspomaganej komputerowo wizualizacji obiektów trójwymiarowych.


61

WPŁYW POŁOŻENIA NARZĘDZIA W SEKCJI PIELNIKA

NA SKŁADOWĄ POZIOMĄ OPORÓW SKRAWANIA GLEBY

GĘSIOSTOPKĄ

Adam Strużyk, Aleksander Lisowski , To masz Nowakowski ,

Jacek Klonowski, Jarosław Chlebowski, Jan Kamiński,

Krzysztof Kostyra, Michał Sypuła, Jerzy Bul iński, Stanisław Gach,

Adam Świętochowski, Magdalena Dąbrowska -Salwin, Ole Green,

Daniel Lauryn, Jarosław Margielski .



Podstawowym celem uprawy międzyrzędowej jest płytkie spulchnienie gleby

pomiędzy rzędami rosnących roślin, a przez to niszczenie chwastów, usunięcie jej

zaskorupienia, ułatwienia wsiąkania wody, przewietrzania gleby, utrudnienie

parowania wody z gleby, oraz obsypywanie roślin w celu lepszego ich wzrostu. Opór

roboczy jest zależny m.in. od kształtu narzędzia, szerokości roboczej, głębokości

uprawy, prędkości roboczej i rodzaju gleby [Lisowski i in. 2016, Zang i Chen 2016].

Przeprowadzono badania sekcji pielącej Vibro Crop, wyposażonej w trzy rzędy

elementów roboczych. Zastosowano zęby S (sprężyste), wyposażone w gęsiostópki o

szerokości konstrukcyjnej 135 mm i kącie natarcia 8o±0,5

o, pracujące na głębokości

50 mm, przy prędkości ruchu 6 km·h-1

. Badania prowadzono w kanale glebowym

napełnionym gliną drobnopiaszczystą. Wilgotność gleby, w przeliczeniu na masę

wilgotnej gleby wynosiła 10,1±0,45%. Zwięzłość gleby była kontrolowana

penetrometrem stożkowym o kącie rozwarcia stożka 30 o i średnicy podstawy

20,27 mm. Średnia z pomiarów wykonanych przed każdym pomiarem, w losowo

wybranych pięciu miejscach wanny glebowej, wynosiła 486±5 kPa. Zastosowany

układ zapewniał zachowanie powtarzalności warunków w kolejnych przejazdach

roboczych.

Ząb sprężysty z miał naklejone tensometry do pomiaru naprężeń. Tensometry

naklejono w dwu miejscach krzywizny zęba 1 – z tyłu, 2 – na szczycie krzywizny

zęba.

Do pomiaru składowej poziomej siły Fx oraz naprężeń, ząb pomiarowy był

mocowany w trzech różnych rzędach; przednim (P) – prawe zewnętrze położenie,

środkowym (S) – prawe zewnętrze położenie, tylnym (T) – pojedynczy ząb.

Określono korelacje mierzonych wartości dla trzech położeń zęba pomiarowego.


62

Tabela 1. Macierz korelacji wartości naprężeń σ1 i σ2, odpowiednio w miejscach 1 –

tył zęba, 2 – szczyt krzywizny zęba, z siłą poziomą Fx dla całej sekcji

Ząb

pomiarowy Średnia Odch. std Fx σ1 σ2

Fx P 505,0 55,6 1,000

σ1 P 103,1 16,7 0,399a 1,000

σ2 P 106,8 19,6 0,395a 0,987a 1,000

Fx S 572,3 60,6 1,000

σ1 S 80,8 14,5 0,223a 1,000

σ2 S 82,3 16,7 0,194a 0,985a 1,000

Fx T 590,9 98,3 1,000

σ1 T 79,8 26,9 0,545a 1,000

σ2 T 79,1 31,4 0,518a 0,996a 1,000

Wielkości krytyczne dla tej grupy obserwacji przy poziomie istotności równym

α=0,05 wynoszą 0,194. Powyżej tej wartości zachodzi korelacja między wartościami

parametrów.

Wnioski

Zamocowanie zęba sprężystego, wyposażonego w czujnik tensometryczny na

przedniej belce sekcji (P) było najkorzystniejsze, gdyż opór roboczy był dla tego

układu pracy najmniejszy i wynosił 505 N. Zmiana położenia na belkę środkową (S)

powodowała zwiększenie siły o 13%, a z tyłu sekcji o 17%.

Naprężenia na szczycie krzywizny zęba były tylko nieznacznie większe od

naprężeń z tyłu zęba, ze średnimi wartościami odpowiednio 90,0 MPa i 91,8 MPa.

Największe naprężenia w materiale zęba powstały wówczas, gdy ząb był

zamocowany na przedniej belce w sekcji i wynosiły 193,6 MPa. Wówczas

gęsiostópka pracowała w niespulchnionej glebie.

Podczas pracy zęba na belce środkowej naprężenia zmniejszyły się do 77%

naprężeń maksymalnych, a gdy ząb pracował z tyłu sekcji, to naprężenia zmniejszyły

się do 74% naprężeń maksymalnych, które uzyskiwano podczas pracy zęba na belce

przedniej.

LITERATURA

Lisowski A., Klonowski J., Green O., Świętochowski A., Sypuła M., Strużyk A.,

Nowakowski T., Chlebowski J., Kamiński J., Kostyra K., Mieszkalski L., Lauryn

D., Margielski J. 2016: Duckfoot tools connected with flexible and stiff tines:

Three components of resistances and soil disturbance. Soil & Tillage Research

158: 76–90.

Zhanga X., Chen Y., 2016: Soil disturbance and cutting forces of four different

sweeps for mechanical weeding. Soil & Tillage Research. 168: 167–175.


63

EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA POWIETRZNEJ POMPY

CIEPŁA DLA CWU ZE SPRĘŻARKĄ INWERTEROWĄ

Mariusz Szreder

Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii, Politechnika Warszawska

Dominującym trendem w instalacjach ogrzewania jest ciągłe obniżanie

zapotrzebowania energii oraz zwiększanie wykorzystania darmowej energii

odnawialnej. Popularnym rozwiązaniem stosowanym do podgrzewania ciepłej wody

użytkowej stały się w ostatnich latach powietrzne pompy ciepła.

Sprężarka stanowi podstawowy element pompy ciepła mający istotny wpływ na

efektywność jej pracy. Decyduje także w największym stopniu o zużyciu energii

elektrycznej – przeciętnie przypada na nią około 90% całkowitego zużycia energii

elektrycznej przez pompę ciepła. Standardowe sprężarki stosowane w pompach ciepła

pracują na zasadzie włącz/wyłącz (ON-OFF). W przypadku pomp ciepła typu

solanka/woda nadal znajdują one najczęstsze zastosowanie.

Nowoczesne sprężarki inwerterowe umożliwiają płynną regulację wydajności jej

pracy przy zachowaniu wysokiej sprawności pracy. Mikroprocesorowe sterowanie

oraz unikalny układ zasilania sprawiają, że sprężarki inwerterowe są o ponad 40%

oszczędniejsze od sprężarek klasycznych.

Projektowane stanowisko badawcze zostało wyposażone w system EKONTROL.

Sterownik urządzenia łączy się za pośrednictwem modemu EKO-LAN z Internetem i

przesyła dane do systemu EKONTROL (rys. 1).

Rysunek 1. Schemat toru pomiarowego powietrznej pompy ciepła PCWU 2,5 kW.


64

Rozbudowa systemu pomiarowo-sterującego o moduł G922-COP umożliwia

dodatkowo pomiar natężenia przepływu wody i zużycia energii elektrycznej przez

sprężarkę. W efekcie możliwe jest wyznaczenie wartości chwilowych współczynnika

COP.

Rysunek 2. Zestawienie zarejestrowanych wartości COP dla zadanych wydajności.

Z przeprowadzonych wyników pomiarów wynika, że powietrzna pompa ciepła

ze sprężarką inwerterową uzyskała najwyższe COP=6,6 w pierwszej fazie

podgrzewania wody w zasobniku dla częstotliwości silnika BLDC wynoszącej 30 Hz.

Pobór prądu przez sprężarkę był poniżej 2 A, a zapotrzebowanie na moc elektryczną

wynosiło 300 W. W końcowej fazie podgrzewania efektywność pompy ciepła spadła

do wartości COP=4,75 a zapotrzebowanie na moc elektryczną wzrosło do 500 W.

Natomiast dla częstotliwości 75 Hz zapotrzebowanie na moc elektryczną zmieniało

się od 800 W do 1400 W, a COP zmieniało się w zakresie 3,8÷2,9.

W trakcie badań laboratoryjnych dane pomiarowe na bieżąco były zapisywane w

bazie danych systemu EKONTROL. Z przeprowadzonych badań wynika, że

podgrzanie wody w zasobniku o pojemności 130 dm3/h od temperatury 25°C do 45°C

trwało średnio dla 75 Hz 65 minut przy zużyciu 1,25 kWh energii elektrycznej i

średniej wydajności cieplnej 4 kWh, natomiast dla 30 Hz zarejestrowano

odpowiednio 150 minut przy zużyciu 0,95 kWh i wydajności 2,4 kWh.

Praca pompy ciepła w zakresie wyższej temperatury wody w zasobniku jest mniej

efektywna, przez co podgrzewanie wody w zasobniku powyżej 50°C jest

nieekonomiczne.


65

ZMIANY CECH JAKOŚCIOWYCH JABŁEK DLA

WYBRANYCH TECHNOLOGII PRZECHOWYWANIA

Michał Sypuła, Alicja Pietroń



Dojrzewanie owoców podczas przechowywania można ograniczyć przez

modyfikację składu atmosfery. Z tego względu można wyróżnić stosowane

technologie przechowywania owoców w chłodni: z normalną atmosferą (NA), z

modyfikowaną atmosferą (MA), z kontrolowaną atmosferą (KA). Coraz

powszechniejsza staje się technologia przechowywana w opakowaniach z

mikroperforacją. Pozwala ona na ograniczenie nadmiernego wzrostu stężenia pary

wodnej wewnątrz opakowania, i zmniejszenie przepuszczalności dwutlenku węgla i

tlenu. Przykładem folii z mikroperforacją są opakowania workowe Xtend® firmy

Stepac. Po zbiorze spada jędrność miąższu i kwasowość owoców, te niekorzystne

zmiany jakościowe można je jedynie spowolnić [Rutkowski, 2008].

Celem badań było określenie wpływu zastosowanej technologii przechowywania

na zmiany cech jakościowych jabłek odmiany ‘Szampion’.

Zakres pracy zawierał pomiar cech jakościowych jabłek (stężenie etylenu,

jędrność, zawartość ekstraktu i kwasowość) w następującej konfiguracji:

- przechowywanych w chłodni w normalnej atmosferze i w workach typu Xtend,

- dla dwóch warunków symulowanego obrotu towarowego (SOT) 1 i 7 dzień po

okresie przechowywania.

Wyniki badań

Jabłka przechowywane w workach Xtend® charakteryzowały się niższym

stężeniem etylenu w komorach nasiennych w stosunku do owoców

przechowywanych w normalnej atmosferze.

Jędrność owoców podczas zbioru wynosiła ponad 60 N. Podczas

przechowywania do 50 dni odnotowano jej spadek. do ok. 33 N w normalnej

atmosferze (rys.1). Po 7 dniach symulowanego obrotu towarowego (SOT)

zaobserwowano postępujące mięknięcie - jędrność 29 N. Jędrność jabłek

przechowywanych w systemie Xtend® była istotnie wyższa niż tych

przechowywanych w warunkach normalnej atmosfery. Korzystny wpływ

kontrolowanej atmosfery na utrzymanie jędrności jabłek wskazywali też Blanpied i

Smock (1961).


66

Rysunek. 1. Jędrność jabłek odmiany ‘Szampion’ po 50 dniach przechowywania –

przetrzymywane przez 1 i 7 dni w warunkach SOT.

Zawartość ekstraktu bezpośrednio po zbiorze wynosiła 12%. Podczas

przechowywania zaobserwowano niewielki wzrost zawartości ekstraktu, co

potwierdza wcześniejsze obserwacje Lange i Ostrowski (1992).

Wnioski

Zastosowanie worków Xtend® do 50 dniowego przechowywania jabłek odmiany

‘Szampion’ korzystnie wpływa na utrzymanie ich cech jakościowych (jędrność i

zawartość ekstraktu, kwasowość).

Dalsze badania worków Xtend® należy prowadzić w kierunku pozwalającym

zmniejszyć stężenie tlenu w atmosferze otaczającej owoce, co może skutkować

lepszym utrzymaniem cech jakościowych jabłek podczas przechowywania i

symulowanego obrotu towarowego.

LITERATURA

Blanpied G.D., Smock R.M. (1961). Two factorial experiments on controlled

atmospheric storage of ‘McIntosh’ apples. Proc. Amer. Soc. Hort. Sci. 78: 35-42.

Lange E., W. Ostrowski (1992). Przechowalnictwo owoców. PWRiL, Warszawa.

Rutkowski K. 2008. Warunki przechowywania jabłek i gruszek. Sad Nowoczesny 10:

22-25.

NA_Kontrola_SOT_1

NA_Xtend T1_SOT_1

NA_Xtend T2_SOT_1

NA_Kontrola_SOT_7

NA_Xtend T1_SOT_7

NA_Xtend T2_SOT_7

0

10

20

30

40

50

60

Jęd

rno

ść [

N]

Średnia

Średnia±Odch.std


67

SYSTEM MONITORINGU SŁONECZNEJ INSTALACJI

ENERGETYCZNEJ NA BAZIE PRZYRZADÓW

WIRTUALNYCH ARDUINO + LABVIEW

Serhiy Syrotyuk1, Valeri i Syrotiuk

2

1Katedra energetyki, Wydział mechaniki i energetyki, Lwowski Narodowy Uniwersytet Rolniczy 2Katedra systemów elektrotechnicznych, Wydział mechaniki i energetyki, Lwowski Narodowy

Uniwersytet Rolniczy

Praca słonecznych instalacji energetycznych odznacza się stochastyczną

niepewnością padania radiacji słonecznej nа powierzchnie odbierającą, jak i

konsumpcji wyprodukowanej energii, co wymaga stosowania intelektualnych

systemów monitoringu i zarządzania. Jednocześnie cena autonomicznych instalacji

energetycznych powinna być minimalna żeby zapewnić ich ekonomiczną wydajność,

zwłaszcza termin opłacalności.

Co do jakości otrzymanej energii ze słonecznego układu energetycznego to

najwyższy poziom ma energia elektryczna, jednak jej produkcja odbywa się z niskim

współczynnikiem przetwarzania. Natomiast słoneczne instalacje cieplne odznaczają

się wysokim poziomem przetwarzania lecz mają ograniczone zastosowanie

wyprodukowanej energii cieplnej. Szczególnie to dotyczy okresu letniego kiedy

poziom radiacji słonecznej jest maksymalny a zapotrzebowanie na energie cieplna

minimalne. Wskazane jest zatem zastosowanie hybrydowych systemów słonecznych

w układzie słonecznej fotoelektrycznej i słonecznej instalacji cieplnej.

Przy takich warunkach schemat strukturowy słonecznego układu energetycznego

powinien mieć możliwość utylizowania nadmiaru niektórych rodzajów energii. Jest to

realizowane przełączeniem energetycznych strumieni na rezerwowe odbiorniki

którymi mogą być termoelektryczne podgrzewacze systemu gorącego dostarczania

wody, akumulatory energii elektrycznej, klimatyzatory.

W tym przypadku konieczne jest wykonywanie monitoringu znacznej ilości

parametrów które określają tryb pracy systemu energetycznego. Dla systemu

monitoringu warto wykorzystywać wirtualne pomiarowe i sterujące systemy

zbudowane na bazie urządzeń wirtualnych LabVIEW, które odznaczają się wysokim

poziomem niezawodności i niskim kosztem. Ograniczającym czynnikiem

wykorzystania takich systemów jest wysoki koszt wielokanałowego aparatowego

sprzętu wprowadzania-wyprowadzania. Ten problem może być rozwiązany przy

pomocy wykorzystania hybrydowych pomiarowo-sterujących systemów

zbudowanych na bazie Arduino + LabVIEW.

Szczególną cechą takiego połączenia jest niski koszt sprzętu aparaturowego

platformy Arduino z potężnym i wysoko wydajnym zespołem programowym

LabVIEW.

Zgodnie z opisanym wyżej elektryczny schemat monitoringu będzie wyglądał jak

na rysunku 1.


68

Rysunek 1. Obwód elektryczny układu monitorowania elektrociepłowni słonecznej

Oprócz tego ważne jest podtrzymanie energetycznej równowagi układu słonecznego

oraz konsumpcji obiektów, które z kolei potrzebują intelektualnej zasady zarządzania

energetycznymi strumieniami. Jedną z najlepszych metod sterowania jak pokazuje

praktyka jest wykorzystanie układów zbudowanych na bazie algorytmów logiki

niejasnej, które też mogą być realizowane z wykorzystaniem wbudowanych w

LabVIEW Tools Control Design and Simulation / Fuzzy System Designer.

LITERATURA

LabVIEW: PID and Fuzzy Logic Toolkit User Manual. – Texas, 2009. – 126 р.

Mon A. A. Fuzzy Logic PID Control of Automatic Voltage Regulator System / A. A.

Mon. World Academy of Science, Engineering and Technology. – Vol: 26. 2009-

02-24. – С. 901-905.

Wojcicka-Migasiuk D., Chochowski A., Syrotyuk S. The local hybrid power system /

D. Wojcicka-Migasiuk, A. Chochowski, S. Syrotyuk. Motrol. Commission of

motorization and energetics in agriculture. An international journal on operation of

farm and agri-food industry machinery. – Vol. 16. – No 4. – Lublin – Rzeszow,

2014. – Р. 105-111.

Сиротюк В. Fuzzy logic контроллер солнечной системы горячего

водоснабжения / В. Сиротюк, В. Гальчак, С. Сиротюк. Motrol. Commission of

motorization and energetics in agriculture. An international journal on operation of

farm and agri-food industry machinery. – Vol. 16. – No 4. – Lublin – Rzeszow,

2014. – Р.32-37.


69

ANTICORROSION GAS NITRIDING OF MACHINE PARTS

Piotr Wach1, Jerzy Michalski

2 , 1, Kryspin Burdyński

1

1Instytut Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie 2Katedra Organizacji i Inżynierii Produkcji, Wydział Inżynierii Produkcji, Szkoła Główna Gospodarstwa


Corrosion resistance is exhibited by nitrided layers with a surface layer of iron

nitrides formed both on structural carbon steels and alloyed steels, and – to a lesser

degree – on cast iron, because a continuous surface layer of iron nitrides is difficult to

obtain on them. Nitrided machine parts undergo, most of all, pitting corrosion. In the

process of destruction, the base corrodes, therefore the corrosion resistance depends

on the tightness of the surface layer of iron nitrides. The corrosion of elements with a

nitrided layer made of an unalloyed steel, may be divided into 3 stages:

I initiation of corrosion in the pores of the iron nitrides’ layer,

II development of pitting corrosion through the pores in the nitrides’ layer,

III development of corrosion under the nitrides’ layer.

The development of corrosion in the nitrided layer on carbon steels is caused by

micropores and the phase composition of the iron nitrides’ layer, contributing into

formation of local galvanic cells.

In the paper, nitrided layers on unalloyed and alloyed steels and their corrosion

properties are presented. Nitrided layers in the controlled gas nitriding process on

1010 and 42CrMo4 steels were produced.

Two types of nitrided layers are presented: with nitride iron layers above and

below 15 µm. Nitrided layer with nitride layer above 15 µm has good corrosion

resistance, but after nitriding of machine parts were subsequently oxidised and

impregnated. In the second type of nitrided layer, the surface layers of iron nitrides

had a thickness of 3.0 to 11.0 µm. Nitrided layers with a surface layer of iron nitrides

with the ’ (Fe4N) structure were formed on unalloyed steel and investigated. The so-

produced layers were subject to basic metallographic, X-ray crystallography and

corrosion resistance studies carried out by electrochemical methods and in a neutral

salt spray chamber (Fig. 1 and Table 1). It was found that the layers consisting only of

’ phase had a good corrosion resistance. Necessary requirements for achieving an

enhanced resistance comprise their complete tightness and thickness not lower than

9.0 µm. Thinner layers had good electrochemical properties but did not exhibit

corrosion resistance in the salt spray chamber.


70

(a) (b)

Figure 1. Basic electrochemical parameters: corrosion current (a), degree of

corrosion protection (b), obtained in a 3% NaCl solution for the nitrided 1010 steel

with iron nitrides’ layers with a thickness of 7.0÷12 μm

Table 1. Results of the salt spray chamber studies of the nitrided layers on 1010 and

42CrMo4 steel

Process

No./Temp./Time

Appearance of the samples after exposure for:

24 h 48 h 72 h 96 h

7.0÷9.0 μm layers of iron nitrides 1010 steel

Nx625/530°C/12h No change No change No change Corrosion on

approx. 5% of

the surface

20 m layers of iron nitrides 42CrMo4 steel

Nx620/570°C/4h No change No change No change No change

The research The research was carried out as part of the project NitroCor

"Innovative nitrided layers of new generation with increased corrosion resistance

produced on machine elements", funded by the National Centre for Research and

Development in the years 2015-2018


71

ANTYKOROZYJNE AZOTOWANIE GAZOWE PRZYKŁADY

ZASTOSOWAŃ PRZEMYSŁOWYCH

Piotr Wach1, Jerzy Michalski

2 , 1, Kryspin Burdyński

1

1Instytut Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie 2Katedra Organizacji i Inżynierii Produkcji, Wydział Inżynierii Produkcji, Szkoła Główna Gospodarstwa


W Instytucie Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie od szeregu lat prowadzone są

badania azotowania gazowego Nitreg w zastosowaniu do wytwarzania warstw

azotowanych o regulowanej strukturze, na części maszyn w tym narażonych na

korozję w procesie eksploatacji [Michalski i in. 2004]. Obróbka ta w wielu

przypadkach skuczenie zastępuje chromowanie galwaniczne. W artykule

scharakteryzowano dwa typy warstw azotowanych wytwarzanych na stalach

konstrukcyjnych, zwiększających ich odporność na korozję.

Warstwy azotowane typu pierwszego posiadają warstwę azotków żelaza

stanowiącą mieszaninę faz Fe2-3N (ε) i Fe4N (γ’) o grubości 12÷20 m ze strefa

porowatą Fe2-3N (ε) o grubości 5÷7 m na jej powierzchni. Właściwości

antykorozyjne warstwy uzyskują po impregnacji preparatem z inhibitorem korozji,

który wypełniając pory strefy zewnętrznej warstwy azotków żelaza uniemożliwia

przenikanie środowiska korozyjnego do stali [Biestek i in. 2003]. Na rysunku 1

pokazano tłoczyska hydrauliczne azotowane, utlenianie i impregnowane (rys.1a),

zawiasy drzwiowe azotowane i impregnowane (rys.1b) oraz mikrostrukturę warstwy

azotowanej typu pierwszego na stali S355 (c).

(a) (b) (c)

Rysunek 1. Tłoczyska siłownika hydraulicznego ze stali 18G2A (a), zawiasy

drzwiowe ze stali S355 (a) z warstwą azotowaną typu pierwszego oraz mikro-

struktura warstwy azotowanej wytworzonej na stalli S355 (c)

Warstwy azotowane typu drugiego posiadają monofazową, nieporowatą warstwę

azotków żelaza Fe4N (γ’) o grubości 10÷15 m. Warstwy te bez impregnacji

skutecznie zabezpieczają azotowaną stal przed oddziaływaniem środowiska

korozyjnego. Wytwarzanie monofazowych nieporowatych warstw azotków żelaza,

wymaga kształtowania potencjału azotowego atmosfery azotującej Np w taki sposób,

aby jego wartość nie przekroczyła wartości granicy Np ε/γ’ wg układu Lehrera

[Michalski i in. 2005].


72

(a) (b) (c)

Rysunek 2. Części maszyny do rozdrabniania mięsa (a) dyfraktogram z

powierzchni warstwy azotowanej (b) oraz mikrostruktura warstwy azotowanej typu

drugiego (c)

Na rysunku 2 pokazano części maszyny do rozdrabniania mięsa (rys.2a)

dyfraktogram z powierzchni (rys.2b) oraz mikrostrukturę warstwy azotowanej typu

drugiego (rys.2c). Jak widać warstwa azotowana typu drugiego posiada monofazową

warstwę azotków żelaza grubości 10 m.

Tabela 1. Zestawienie wyników badań odporności na korozję w komorach solnych

azotowanych stali (wg normy ISO 9227 : 1990 (E) i PN-76/H-04603)

Typ

warstwy

Czas ekspozycji w komorze solnej (h)

72 96 120 240

Pierwszy Bez zmian Bez zmian Bez zmian Bez zmian

Drugi Bez zmian Bez zmian Pojedyncze

ślady korozji

Korozja na 40%

powierzchni

W badaniach odporności korozyjnej w obojętnej mgle solnej wykazano (tab.1), że

w przypadku warstw typu pierwszego do 240 h ekspozycji w komorze nie

stwierdzono śladów korozji, natomiast w przypadku warstw typu drugiego do 96 h.

Badania wykonane były w ramach projektu finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i

Rozwoju: TANGO1/268920/NCBR/15 „Innowacyjne warstwy azotowane nowej generacji o

podwyższonej odporności korozyjnej wytwarzane na elementach maszyn”

LITERATURA

Michalski J., Iwanow J., Tacikowski J., Tarfa T.N., Tymowski J., Sułkowski I.,

Wach P.: Anticorrosion nitriding with post-oxidation and inhibitor impregnation,

and its industrial applications, “Heat Treatment of Metals”, 2004.2, s. 31-35

Biestek M., Iwanow J., Tacikowski J., Korwin M.: Increasing of corrosion resistance

of gas phase nitrided low carbon steels by inhibitors. Proc. of the 10-th ECC; 161

Event of the EFC, ECC Paper No 246, Barcelona, Spain (1993), s.874.

Michalski J., Tacikowski J., Wach P., Łunarska E., Baum H., Formation of single-

phase layer of ’-nitride in controlled gas nitriding, Metal Science and Heat

Treatment, vol. 47, Nov. 11-12, 2005, s. 516-51


73

SZYBKOŚĆ TĘPIENIA SIĘ OSTRZY OGNIW TNĄCYCH PIŁ

ŁAŃCUCHOWYCH PRZY PRZERZYNCE DREWNA

Krzysztof Wójcik, Tomasz Kalinowski

Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych , Wydział inżynierii Produkcji, Szkoła Główna Gospodarstwa


Jednym z elementów pilarki, który wymaga szczególnej uwagi jest piła

łańcuchowa, która jest odpowiedzialna za skrawanie drewna. Podczas skrawania

drewna piłą łańcuchową jej ostrza tnące ulegają stępieniu, co ma duży wpływ na

spadek powierzchniowej wydajności skrawania drewna i zwiększenie zużycia paliwa.

Dobór piły z odpowiednim typem ogniw tnących zależnie od warunków pracy jest

bardzo ważny, ponieważ geometria ogniwa tnącego ma wypływ zarówno na czas

wykonywanych rzazów, jak i na konieczność ostrzenia piły łańcuchowej.

Celem przeprowadzonych badań było określenie stępienia, tj. zużycia ostrzy

poziomych w ogniwach tnących typu dłuto i półdłuto przy symulowanej przerzynce

drewna na specjalnie przygotowanym stanowisku testowym, pozwalającym na

uzyskanie stałej siły posuwu.

Badania przeprowadzono przy wykorzystaniu pilarki spalinowej Stihl MS 250 o

pojemności 45,4 cm3. Do badań wykorzystano dwa rodzaje niskoprofilowych pił

łańcuchowych: Picco Micro Super 3 z ogniwami tnącymi typu półdłuto i Picco Super

3 z ogniwami tnącymi typu dłuto. Piły były montowane na prowadnicy o długości

14” (35 cm) typu Rollmatic o szerokości rowka 1,3 mm. Skrawanym drewnem była

pryzma sosnowa o wymiarach 12 x 12 cm i polu przekroju równym 144 cm2, średnia

wilgotność równa była 18% a słoistości około 2,8 słoja na 1 cm2.

a b

Rysunek 1. Stępienie badanych ogniw w stosunku do liczby wykonanych rzazów: a –

z uwzględnieniem wartości początkowej promienia zaokrąglenia ostrza b – z

pominięciem wartości początkowej promienia zaokrąglenia ostrza

W trakcie badań kontrolowano stępienie piły przez pomiar promienia

zaokrąglenia krawędzi tnącej ogniwa, oraz mierzono czas poszczególnych rzazów.

Promień zaokrąglenia ostrza mierzono przed rozpoczęciem badań, a potem, co 20

rzazów. Pomiarów dokonywano za pomocą ołowianych płytek, w których

wykonywano odciski krawędzi tnącej wcześniej zaznaczonych ogniw tnących

(lewego i prawego). Podczas badań wykonano po 220 rzazów dwoma rodzajami pił


74

łańcuchowych i zebrano łącznie 48 odcisków ostrzy ogniw.

Na rysunku 1 przedstawiono przebieg linii trendu tępienia się badanych ogniw.

Tępienie badanych ogniw ma przebieg liniowy, lecz linie trendu są nachylone pod

różnym kątem, co świadczy o różnej dynamice tępienia się każdego ostrza. Promień

zaokrąglenia ostrza najbardziej zwiększył się w prawym ogniwie typu dłuto natomiast

najmniej w lewym ogniwie typu półdłuto.

Rysunek 2. Zmiana wydajności podczas wykonywania kolejnych rzazów

Na rysunku 2 został przedstawiono spadek powierzchniowej wydajnosci

skrawania w zależności od liczby wykonanych rzazów (tepienia się ostrzy). Można

zauważyć, że wydajność w trakcie wykonywania pomiarów zmniejsza się liniowo i

zarówno na początku jak i na końcu jest większa dla piły z ogniwami typu dłuto.

Na podstawie uzyskanych wyników i ich analizy można stwierdzi, że:

Promienie zaokrąglenia ostrzy ogniw tnących typu dłuto rosną szybciej niż w

przypadku ogniw typu półdłuto. Oznacza to, że szybszemu stępieniu ulęgała piła z

ogniwami tnącymi typu dłuto.

W trakcie wykonywania rzazów piłą z ogniwami tnącymi typu półdłuto czas

skrawania drewna jest średnio o 20% dłuższy niż podczas skrawania piłą z ogniwami

tnącymi typu dłuto.

W trakcie pomiarów niezależnie od profilu ogniwa tnącego promień zaokrąglenia

ostrza szybciej zwiększa się w prawych ogniwach tnących. Oznacza to, że prawe

ogniwa w obu piłach tępią się szybciej niż lewe.

Między promieniem zaokrąglenia ostrza poziomego ogniwa tnącego, jego

wzrostem wynikającym z tępienia się (niezależnie od profilu), a ilością wykonanych

rzazów, tym samym czasem skrawania i wielkością powierzchni skrawanego drewna,

istnieje silna zależność liniowa.

Wydajność piły z ogniwami tnącymi typu dłuto była większa niż piły z ogniwami

tnącymi typu półdłuto. W trakcie wykonywanych pomiarów wraz ze wzrostem

zaokrąglenia ostrza (tępienia się ogniw tnących) liniowo maleje wydajność

powierzchniowa skrawania drewna.

lewe półdłuto

0,169 0,183 0,201 0,206 0,209 0,217 0,225 0,217 0,209 0,233 0,241 0,249

prawe półdłuto

0,082 0,095 0,111 0,127 0,135 0,146 0,175 0,177 0,185 0,193 0,198 0,209

lewe dłuto

0,103 0,135 0,138 0,143 0,151 0,161 0,175 0,177 0,185 0,191 0,198 0,206

prawe dłuto

0,111 0,143 0,146 0,169 0,185 0,209 0,217 0,225 0,233 0,241 0,246 0,265


75

ШЛЯХИ УДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЙ МАШИН ДЛЯ

САДІННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ВЕРБИ

Сергій Єрмаков

Кафедра машиновикористання в АПК, Інженерно-технічний факультет, Подільський

державний агрорно-технічний університет

У зв’язку з енергетичною кризою виникла необхідність у використанні в

якості палива відновлювальних джерел енергії, зокрема деревних культур. На

сьогодні створено парк машин для садіння деревних культур, проте

використання ручної праці значно знижує їх продуктивність. Тому створення

високопродуктивних машин для садіння живців є актуальним науковим і

виробничим завданням.

Робочий процес машин для садіння деревних енергетичних культур в

ключових позиціях має багато спільних рис з роботою лісосадильних та

розсадосадильних машин. У них кінцевим результатом є забезпечення

відповідне вимогам встановлення і закріплення садивного матеріалу (далі с.м.)

в ґрунті. Основні агротехнічні операції садіння рослин ілюструє рис. 1.

Рис. 1. Основні агротехнічні операції садіння живців деревних культур [2]: 1 -

підготовка місця для висаджування в вигляді неперервної борозни чи лунки; 2 -

подача с.м. та його розміщення у місці садіння; 3 - зароблення у ґрунт і

ущільнення вздовж рядку.

Проаналізувавши робочий процес існуючих машин ми дійшли до висновку,

що найбільшого удосконалення потребує процес 2 (рис.1), який в виконується з

використанням ручної праці. Аналіз операцій, що утворюють технологічний

процес подачі садивного матеріалу і розміщення його у місці садіння, дозволить

обґрунтувати конструктивні рішення, що забезпечать необхідні параметри

(швидкості, ритму, тощо) роботи і знайти їх оптимальні значення.

Даний процес можна охарактеризувати виконанням наступних операцій:

- відбір с.м. з робочих ємкостей;

- закладання с.м. у робочий орган;

- транспортування с.м. до місця посадки;

- фіксація с.м. у місці посадки (з необхідними параметрами)

Переміщення с.м. з робочих ємкостей найчастіше виконується вручну, що є

вагомою перешкодою досягнення високої продуктивності роботи, яка необхідна

при садінні енергетичних культур. Вручну може здійснюватись також

транспортування с.м. до місця садіння, але в переважній більшості випадків це


76

вирішується обладнанням саджалок садильними апаратами. При цьому

залишається проблема заряджання садильного апарату живцями, для

автоматизації чого розташовують накопичувачі с.м.

Рис. 2. Функціональна схема садильних машин: 1 – стелажі для резервних

ємкостей з розсадою; 2 – ємкості з розсадою; 3 – транспортери живильники; 4 –

садильні апарати; 5 – накопичувачі с.м.; 6 – сошники і бороздоутворююче

обладнання

Функціональна схема (рис. 2) показує, що для забезпечення найбільшої

ефективності роботи саджалок необхідно щоб процес проходив лініями

механічних зв’язків, тобто за схемою 1-2-3-5-4-6, або 1-2-3-4-6. Робота машин

організована за такими схемами буде залежати лише від функціонування

технічних засобів, а отже будуть створюватись можливості для удосконалення і

підвищення якісних показників виконання процесу садіння.

Таким чином, проаналізувавши різноманітні конструкції, ми прийшли до

висновків

- для підвищення продуктивності садильних машин необхідно удосконалити

процес подачі с.м. від ємкостей до садильного апарату;

- використання накопичувачів с.м. створює буфер що компенсує

невідповідність можливої продуктивності садильного апарату і

можливостей людини, але це лише частково вирішує питання підвищення

продуктивності і зменшення використання ручної праці;

- створення механізмів для автоматизованої подачі живців у садильний

апарат чи безпосередньо до місця посадки є важливою інженерною

задачею на шляху збільшення продуктивності садильних машин

ЛІТЕРАТУРА

Енергетична верба: технологія вирощування та використання/ під заг. ред.

В.М.Сінченка. – Вінниця: ТОВ «Нілан-ЛТД», 2015. – 340с.

Асмоловский М.К. Механизация лесного и садовопаркового хозяйства: учеб.

Пособ.ие // М.К. Асмоловский, В.Н. Лой, А.В. Жуков. – Мн.: БГТУ, 2004. –

450 с.

1 6

4

5

3

2

виконується

вручну

виконується

механізовано


77

STRUCTURE AND CONCEPT OF EFFICIENCY OF THE

HEAT-ELECTROMECHANICAL COMPLEX FOR BIOMASS

PROCESSING

Mykola Zablodskiy1, Andriy Zhiltsov

1, Volodymyr Gritsyuk

2

1Department of electric machines and exploitation of electrical equipment, National University of Life

and Environmental Sciences of Ukraine 2Department of automated electromechanical systems and electric drive, Donbas State Technical

University

Processes related to heating, drying, crushing, mixing, transportation and

enrichment of dry bulk and viscous materials, biomass and industrial waste have been

widely used in various branches of economy (industry, agriculture).

Creation of resource and energy saving technologies based on two main

directions. The first of these is associated with an increase in the efficiency of

individual elements of the energy conversion system. Characteristic features of this

scheme: streams of energy have their own separate channels of motion; units and

electrical group discretely arranged, combining only the logic of the sequence of

process steps; spatial redundancy, and open-loop region of energy loss in the

conversion.

The idea of creating a highly efficient heat-electromechanical complex (HEMC)

consists in the fact that its structure includes not only elements and nodes that

perform the basic functions of energy conversion of one species into another with a

certain efficiency and ensure the processing, for example, biomass fractional,

formative and humid parameters, and implements with additional nodes number of

side (related) physical and chemical effects to give new properties of biomass and

obtaining additional valuable properties. Furthermore, it supplemented HEMC

subsystem exhaust heat energy recovery agent.

Consider HEMC certain technological applications – wood processing wastes and

other wastes of plant origin into fuel briquettes (pellets). Figure 1 shows the

constructive-technological scheme of one of the modules of the screw HEMC

realizing simultaneous processes of drying, dispersing and transporting biomass.

The mechanical characteristic of HEMC is formed by the joint action of the motor

and braking modules. When working at the static moment of the screw-rotor load, the

necessary speed is set for transporting or crushing the biomass (90÷1500 rpm). The

transient process of current change is formed not only by electromagnetic and

electromechanical processes that occur in the HEMC during the start-up period or by

the action of abruptly changing loads, but also by temperature influences on the rotor

array, including wet biomass. It should be noted that the temperature range of the

rotor can be 20...350˚С, which significantly changes the values of the electromagnetic

parameters of the electromechanical converter. HEMC modules are combined into a

single transport auger artery in accordance with the technological operations.


78

Figure 1. Constructively-technological scheme: 1 - stator of motor (brake) module; 2

- stationary hollow shaft; 3 - outer rotor-screw; 4 - bottom; 5 - the case; 6 - channels

for the entrance of the thermal agent; 7 - axial channels of rotor-screw; 8 - input of

voltage.

On figure 2 shows the pattern of the magnetic induction vector field for the

nominal operating mode of the first HEMC module when the slip is 0.88. In the air

gap, the magnetic induction is about 0.8...0.9 T, in the stems of the stator teeth

reaches a value of 2 T, and in the surface layer of the rotor exceeds 3 T. The above

construction can be further optimized. Important is the fact that on the outer surface

of the auger rotor there exists an optimal magnetic field for influencing the biomass at

the level of 0.2...0.4 T.

Figure 2. The magnetic field of HEMC in the regime s = 0.88

The conception of the high efficiency of the complex is that its structure includes

not only elements and nodes that perform the basic functions of energy conversion of

one species into another and provide biomass processing by fractional, formative and

humidity parameters, and implements with additional nodes number of accompanying

physical and chemical effects to give new properties of biomass and obtaining

additional valuable substances.


79

THE DEVELOPMENT OF TECHNICALLY ENERGY-

EFFICIENT ELECTRICAL COMPLEX FOR DRYING BULK

MATERIALS BASED ON INDUCTION TYPE HEAT

GENERATOR

Andrii Zhyltsov1, Andrii Bereziuk

1, Szymon Głowacki

2

1Department of Electrical Machinery and Electrical Equipment Operation, Education and Research

Institute of Energetics, Automation and Energy Efficiency; National University of Life and

Environmental Sciences of Ukraine 2Katedra Podstaw Inżynierii, Wydział Inżynierii Produkcji, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w

Warszawie

For drying of agricultural products and for removal processes of excess moisture

today is extensive use dryer where the drying agent is hot air or the combustion

products of mineral fuels.

The process of removal of excess moisture from the product is due to contact

between the hot thermal agent (air) and raw materials, which is placed, for example

on shelves. The disadvantages of this method of drying are: low productivity and

energy efficiency; large enough fuel consumption (up to 2 kg fuel per 1 kg of

moisture evaporation from the raw material due to large heat losses during drying);

drying happens by combustion products, that leads to product contamination by

carcinogens. Environmental degradation; the risk of fire at the expense of dust and

debris on the fuel combustion chambers, which can catch fire; the need for constant

cleaning of shelves from product residues and debris; uneven drying of agricultural

products and inflexibility drying technology; limitation of sales market because the

region is no fossil fuel and as a result transportation costs and loss during

transportation products.

Figure 1. Block diagram of electrical and technical complex for dry bulk materials

based on induction type heat generator: 1 – fuel; 2 - heat-generating unit; 3 – drum; 4

– cyclone; 5 – fan; 6 – submission of moist material; 7 – gateway shutter; 8 – pipe

emissions of coolant; 9 – coolant; 10 – coolant for reuse.

https://nubip.edu.ua/en



80

By convective heat transfer systems use a drying drum that blows hot heat carrier.

For getting hot carrier used mainly mineral fuel, which is burned (Fig. 1) in the local

thermal units (furnaces). In units of contact type granular material directly in contact

with the heated surface, energy, which can be transmitted efficiently by induction

method.

Induction heating [Rudnev et al. 2003; Bereziuk et al. 2013; Kondratenko et al.

2016; Nemkov, Demidovich 1988] is able to efficiently provide temperature regimes

of technology equipment. Possibility working without pollution, little time for

achieving of nominal regime work, high coefficient efficiency of work, possibility of

intensifying heat transfer between the dispersed material and heat transfer surfaces

contribute to the implementation of electrical systems with induction method of

energy transfer to the operation of thermal processing of bulk materials.

REFERENCES

Rudnev V., Loveless D., Cook R., Black M. Handbook of induction heating. – Marcel

Dekker. Inc., 2003. – 796 pp. (Eng)

Bereziuk A.O., Kondratenko I.P., Rashepkin A.P. Electromagnetic and thermal

processes in a cylindrical inductor for heating free-flowing media // News of

Mihail Ostrogradsky Kremenchuk State University. – 2013. – V. 2 (33), Part 2. –

P. 63 – 67. (Rus)

Kondratenko I.P., Vasetsky Yu.M., Zhyltsov A.V., Bereziuk A.O. Gasdynamic and

temperature characteristics of an induction-type thermal apparatus for heating the

air flow // Energetika i automatika. – 2016. – V. 4. – P. 38 – 55. (Rus)

Nemkov V.S., Demidovich V.B. Theory and calculation of induction heating devices. –

L.: Energoatomizdat, 1988. – 280 p. (Rus)


81

RELATIONS BETWEEN SEED YIELD AND PLANT

NITROGEN CONTENTS IN THREE FESTUCA SPECIES.

Grzegorz Żurek1, Kamil Prokopiuk

1, Danuta Martyniak

1,

Eugeniusz Paszkowski2, Urszula Woźna -Pawlak

3, Maciej Jurkowski

4

1Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie 2DANKO Hodowla Roślin sp. z o.o., 64 – 000 Kościan 3Poznańska Hodowla Roślin, sp. z o.o., 63 – 004 Tulce 4Małopolska Hodowla Roślin, sp. z o.o., 30 – 002 Kraków

Although seed yield is a complex trait affected by agricultural practices as well as

environmental factors, traits related to seed production reveal considerable genetic

variation, prerequisite for improvement by direct or indirect selection [Boelt and

Studer, 2010]. Numerous research documented primary, secondary etc. traits with its

quantified relation to seed yield in most of grass species significant for agricultural

practice [Bugge 1987, Elgersma 1990, Hampton and Hebblethwaite 1983].

Application of nitrogen in early spring stimulates the development of

reproductive tillers, but excess nitrogen can lead to severe lodging, reduced seed set,

and increased secondary tillering. The nitrogen application strategy, i.e., rate and

distribution between autumn and spring, is a very important management tool to

stimulate seed crop development. However, recent environmental concern has

brought restrictions to the amount of nitrogen that farmers are allowed to use in some

seed production areas [Boelt and Studer, 2010]. Therefore, it is important to search

for existing genetic variation of nitrogen contents in plants with its relation to seed

yield.

Due to above, relations between plant nitrogen status and seed yield were

examined during two-years field studies located in four locations in Poland:

Radzików, Szelejewo, Leszno and Nieznanice. Fifteen grass genotypes from three

fescue species: tall fescue (Festuca arundinacea Schreb.), meadow fescue

(F. pratensis Huds.) and red fescue (F. rubra L.) were used, including commercial

varieties, breeding lines and ecotypes.

Despite of phenological observations (heading and flowering start dates),

biometrical measurements (plant height, leaf dimension, number of generative stems

etc.) seed yield of single panicle, seed yield of plant and seed yield from plot were

measured. Also, chlorophyll contents index (CCI) was measured at the onset of

heading phase and some plants were harvested at the same time for analytical

nitrogen contents determination. Due to regression curves plotted, nitrogen contents

values were extrapolated for all plants measured. Nitrogen contents in all plants tested

was extrapolated on the basis of regression formulas calculated due to relation

between CCI and nitrogen contents determined in 25 plants per species harvested

each year. Different formulas were used each year.

Data analysis exposed high and positive correlation coefficients between seed

yield of single panicle and nitrogen contents in tall and red fescue plants. For meadow

fescue negative and significant correlation coefficient was calculated for nitrogen


82

contents and seed yield from single plant.

Table 1. Summary of correlation coefficients calculations between seed yield and

nitrogen contents in plants.

Seed yield of: Festuca:

arundinacea rubra pratensis

single panicle 0,89 **

0,98 ***

0,45 ns

single plant - 0,59 ns

0,31 ns

- 0,90 **

plot (50 plants) - 0,68 ns

0,48 ns

- 0,77 ns

Explanation: **, *** - significance of CV at α < 0,05 and 0,001, respectively, ns – not

significant

Our studies indicated possibilities for selecting high-yielding genotypes on the

basis of quick and non-invasive determination of chlorophyll contents in plants of tall

and red fescue. However, further research is still required for closer determination of

nitrogen contents in single plant and whole genotype (population, variety etc.) seed

yield.

REFERENCES

Boelt B., Studer B. 2010. Breeding for grass seed yield. In: Boller B., Posselt U. K.,

Veronesi F. (eds.) Fodder crops and amenity grasses. Handbook of Plant Breeding,

vl. 5., Springer Science+Business Media, LLC, New York, Dordrecht, Heidelberg,

London, 161 – 174.

Bugge G. 1987. Selection for seed yield in Lolium perenne L. Plant Breed. 98: 149 –

155.

Elgersma A. 1990. Genetic variation for seed yield in perennial ryegrass (Lolium

perenne L.). Plant Breed. 105: 117 – 125.

Hampton, J.G. and Hebblethwaite, P.D. 1985. Yield components of the perennial

ryegrass (Lolium perenne L.) seed crop. J. Appl. Seed Prod. 1: 23 – 25.


83

LINEAR ELECTROMECHANICAL TRANSDUCER IN THE

SYSTEMS OF ELECTRODYNAMIC OF PROCESSING

WELDED JOINTS

Igor Kondratenko1, Andrii Zhyltsov

2, Vyacheslav Vasyuk

2

1Department of Electromagnetic Systems; Institute of Electrodynamics of the National Academy of

Sciences of Ukraine 2Department of Electrical Machinery and Electrical Equipment Operation, Education and Research

Institute of Energetics, Automation and Energy Efficiency; National University of Life and

Environmental Sciences of Ukraine

Research is dedicated to establishing relationships characteristics of the

electromechanical transducer induction type of impact of parameters and quality

indicators electrodynamic effects on the welded joints.

Developed two-dimensional circle-field mathematical model of transient

discharge capacity at the branched electrical circuit with the coil inductance which

changes dynamically, allowing by adjusting the parameters of the electromechanical

transducer to achieve the necessary technological requirements for the characteristics

of electrodynamic processing [Kondratenko i in. 2014].

Substantiated expediency of using reverse diode parallel capacitance in the

generator current pulses that can reduce the negative electrodynamic force pressing

and, consequently, reduce the threat of break electrical contact with the electrode

weld. Based on mathematical modeling of electrophysical processes in

electromechanical transducers induction type for electrodynamic processing of

welded joints, reasonably geometrical parameters massive disk and the contact area in

which the necessary conditions are created to reduce residual stresses in the weld

joints [Lobanov i in. 2016].

The results generally solve actual scientific task of developing methods of

calculation interrelated electro electrodynamic processes in systems of processing of

welded joints nonferromagnetic metal structures and provide the necessary

parameters of technological reasons – the efforts and current density that is essential

for the development of the theory and practice of pulsed electromagnetic as part of

power supplies and electromechanical transducers.

REFERENCES

Kondratenko I., Zhiltsov A., Vasyuk V. Modelling of electromagnetic processes in

electrotechnical complexes for reducing residual stresses // Electromechanical and

energy saving system. – Kremenchuk: KrNU. – 2014. – No 3/2014 (27). – Pр. 61–

67.

Lobanov L. M., Kondratenko I. P., Zhyltsov A. V., Karlov O. M., Pashchyn M. O.,

Vasyuk V. V., Yashchuk V.A. Electrophysical unsteady processes in the system to

reduce residual stresses welds // Technical Electrodynamics. – 2016. – № 6. –

Pp. 10–19.




84

DEVELOPMENT OF THE METHOD OF INTEGRAL

EQUATIONS FOR CALCULATION OF NON-STATIONARY

ELECTROMAGNETIC PROCESSES IN SYSTEMS WITH

AXIAL SYMMETRY

Andrii Zhyltsov, Dmitry Sorokin

Department of Electrical Machinery and Electrical Equipment Operation, National University of Life

and Environmental Sciences of Ukraine

The thesis is devoted to the actual scientific problem [Zhiltsov, Sorokin 2015a] of

the method of integral equations for calculating electromagnetic systems of the

account of the mutual movement components electromagnetic system with complex

geometry and the scientific rationale for the use of massive elements in the design of

coaxial line engine and efficient traffic management anchor electromechanical system

of reciprocal action.

The method of calculation of non-stationary electromagnetic processes in

electromagnetic systems with axial symmetry [Zhiltsov et al. 2012; Zhiltsov et al.

2011] algorithm unsteady numerical solution of the problem, a study on the effects of

eddy currents in the ferromagnetic elements moving massive electromagnetic system

for electrodynamic process.

The possibility of providing the necessary law of motion of the armature

electrodynamic system of reciprocal steps by controlling the shape of the supply

voltage [Zhiltsov, Sorokin 2015a; Zhiltsov, Sorokin 2015b].

LITERATURA

Zhiltsov A., Sorokin D. Calculation of the magnetic field in the working area of the

linear motor with permanent magnets // CPEE'2015 Materials 2015 16 th

International Conference "Computational Problems of Electrical Engineering"

(Lviv 2 – 5 September, 2015). – 2015a. – P. 252 – 255. (Eng)

Zhiltsov A., Kondratenko I., Sorokin D. Mathematical modelling of nonstationary

electromechanical processes in Coaxial-Linear Engine // Econtechmod. – 2012. –

Vol. 1, №2. – Р. 69 – 73. (Eng)

Zhyltsov A., Sorokin D. Numerical calculation of magnetic field in the work area linear

permanent magnet motor with a massive conductor in by the integral equations

method // Enerhetyka i avtomatyka. – 2015b. – №2. – P. 88 – 98. (Rus)

Zhiltsov A.V. Kondratenko I.P., Rashepkin A.P., Sorokin D.S. Mathematical modeling of

non-stationary electromechanical processes in a coaxial-linear motor with a massive

magnetic circuit // Elektromekhanichni i enerhozberihayuchi systemy. – 2011. – Vip

2/2011 (14). – P. 124 – 127. (Eng)


85

POTENTIAL OF MORINGA OLEIFERA AS NUTRIENT-AGENT

FOR BIOFERTILIZER PRODUCTION

Monday Sunday Adiaha

Department of Agronomy (Crop and Soil Science), Faculty of Agriculture and Forestry, Cross River

University of Technology, Nigeria.

Email: [email protected] Mobile: +2348062627551

Result of this research finding has proven Moringa oleifera as been effective as a

nutrient-agent for biofertlizer production. Plant analysis data proves Moringa to be a

good nutrient carrier, containing nutrient elements that can enhance effective and

productive cultivation of crops, while in-turn maintaining soil fertility status.

Keywords: Biofertilizer, Maize germination; Nutrient agent; Crop Production,

Biotechnology

mailto:[email protected]


86

DETERMINING THE DROPLET SIZE CLASSIFICATION OF

HOLLOW CONE NOZZLES WITH DROPLET IMAGE

ANALYSIS

E. Urkan, H. Guler

Department of Agricultural Machinery and Technologies of Engineering, Faculty of Agriculture,

Ege University-Izmir/TURKEY

Considering the harmful effects of pesticides, it is necessary to apply them very

precisely. The selection of nozzle in pesticide applications is a matter of particular

attention. The size of the droplet is very important for fighting with disease and pest.

Coarser droplets run-off from the plant while finer droplets are prone to drift. For this

reason, it is necessary to determine the droplet diameter in order to reduce drift.

Volume median diameter is commonly used for understanding droplet size in the

spray pattern.

Due to the direct effect of the size of the droplet, a large number of studies have

been conducted on the nozzles. But there are still some missing parts. For this reason,

every year the nozzle manufacturers put a new type of nozzle on the market.

In this study, different sized (0.8, 1.0, 1.2, 1.5 and 2.0) hollow cone nozzles which

were widely used in Turkey were tested. The volume median diameter of these

nozzles were measured at different pressures (6, 9, 12 bar) in constant temperature

and relative humidity by Oxford Visisizer-PDIA (Particle Droplet Image Analysis). It

has been determined that the volume median diameter of all sizes of nozzles, which

are tested at lower pressures, is very close to each other.

Key words: Droplet size, Oxford Particle analyzer, Drift

87

KOMITET NAUKOWY

dr hab. inż. Tomasz Nurek – przewodniczący

prof. dr hab. Andrzej Chochowski

prof. dr hab. Aleksander Lisowski

prof. dr hab. Małgorzata Jaros

prof. dr hab. Janusz Wojdalski

prof. dr hab. Sławomir Kurpaska

prof. dr hab. Józef Szlachta

prof. dr hab. Andrzej Marczuk

prof. dr hab. Jerzy Weres

prof. dr hab. Tadeusz Pawłowski

prof. dr hab. Leon Kukiełka

prof. dr hab. Marek Tukiendorf

prof. dr hab. Aleksander Szeptycki

KOMITET ORGANIZACYJNY

dr inż. Szymon Głowacki – przewodniczący

mgr inż. Weronika Bazylak – sekretarz

dr hab. inż. Tomasz Nowakowski

dr inż. Arkadiusz Gendek

dr inż. Monika Janaszek-Mańkowska

dr inż. Anna Klepacka

dr inż. Krzysztof Korpysz

dr inż. Tomasz Żelaziński

mgr Krystyna Bondaruk

Documents

INŻYNIERIA PRODUKCJI ROLNICZEJ I LEŚNEJ - wip.sggw.plwip.sggw.pl/download/konferencje/inzynieria-produkcji-rolniczej... · Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych, Wydział Inżynierii