Розробка термодинамічної моделі для оптимізації процесів у рослинництві

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.290294

Ключові слова:

термодинамічна модель, реологічні переходи, сільське господарство, математичні моделі, алгоритм, діаграма класів, фотонне опромінення

Анотація

Сільськогосподарський сектор зіткнувся з серйозними проблемами, пов’язаними зі зміною клімату. Ці зміни потенційно можуть призвести до зниження врожайності сільськогосподарських культур і продовольчої безпеки, підкреслюючи важливість розуміння динаміки температури і управління нею. Ця робота є результатом розробки термодинамічної моделі, яка досліджує динаміку температурного балансу шляхом передачі теплової енергії. Запропоновано схему реологічного теплообміну об’єкта з ізольованою поверхнею та графіки незворотних реологічних перетворень. Наведено основне рівняння теплообміну з хімічною реакцією і виведено рівняння швидкості передачі теплової енергії по довжині об’єкта. Запропоновано подальший розвиток фізико-математичних моделей перетворення теплової енергії в сукупність станів об’єкта. Було проведено експеримент, результати якого корелюється з рівнянням теплообміну. Зразки з насінням томатів опромінювались фотонним опромінювачем з довжиною хвиль – синій 450 нм, зелений 550 нм, червоний 650 нм з експозицією 12/24 год. В результаті 90 % при опроміненні червоним спектром фотонного опромінювача тривалістю 24 години, що на 24 % більше контрольного зразка. Це дозволить оцінити загальний температурний режим сільськогосподарських об’єктів і оптимізувати процес обігріву. Це дослідження розкриває суть регулювання температури на сільськогосподарських об’єктах, використовуючи термодинамічну модель, яка не тільки враховує теплообмін, але і включає вплив хімічних реакцій. Запропонована термодинамічна модель та пов’язані з нею рівняння створюють основу для майбутніх досліджень та практичних застосувань, що в кінцевому підсумку принесе користь сільськогосподарській промисловості та світовому виробництву продуктів харчування

Біографії авторів

Orken Mamyrbayev, U. Joldasbekov Institute of Mechanics and Engineering

Doctor PhD, Associate Professor

Department of Artificial intelligence

Waldemar Wojcik, Lublin University of Technology

Doctor of Technical Science, Professor

Department of Electronic and Information Technologies

Nataliia Titova, Odesа Polytechnic National University

Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Department

Department of Biomedical Engineering

Sergii Pavlov, Vinnytsia National Technical University

Doctor of Technical Sciences, Professor

Department of Biomedical Engineering and Optic-Electronic Systems

Dina Oralbekova, U. Joldasbekov Institute of Mechanics and Engineering

Doctor PhD

Department Artificial Intelligence

Assel Aitkazina, Al-Farabi Kazakh National University

Postgraduate Student

Department of Artificial intelligence and Big Data

Nurdaulet Zhumazhan, U. Joldasbekov Institute of Mechanics and Engineering

Junior Researcher

Department of Artificial Intelligence

Посилання

  1. Peace for Food: Our Istanbul Roundtable. Available at: https://www.businessatoecd.org/blog/peace-for-food-our-istanbul-roundtable
  2. Statistical information. State Statistics Service of Ukraine. Available at: https://www.ukrstat.gov.ua/
  3. Hase, Y., Satoh, K., Kitamura, S. (2023). Comparative analysis of seed and seedling irradiation with gamma rays and carbon ions for mutation induction in Arabidopsis. Frontiers in Plant Science, 14. doi: https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1149083
  4. Kosugi, S., Momozawa, Y., Liu, X., Terao, C., Kubo, M., Kamatani, Y. (2019). Comprehensive evaluation of structural variation detection algorithms for whole genome sequencing. Genome Biology, 20 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s13059-019-1720-5
  5. Urva, Shafique, H., Jamil, Y., Haq, Z. ul, Mujahid, T., Khan, A. U. et al. (2017). Low power continuous wave-laser seed irradiation effect on Moringa oleifera germination, seedling growth and biochemical attributes. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 170, 314–323. doi: https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2017.04.001
  6. Nikiforova, L. E. (2008). Study of the effect of low-energy electromagnetic radiation on the seeds of greenhouse crops. Proceedings of the Tavri State Agro-Technological University. Melitopol.
  7. Geng, Z., Wang, H., Torki, M., Beigi, M., Zhu, L., Huang, X. et al. (2023). Thermodynamically analysis and optimization of potato drying in a combined infrared/convective dryer. Case Studies in Thermal Engineering, 42, 102671. doi: https://doi.org/10.1016/j.csite.2022.102671
  8. Minevich, I. E., Uschapovsky, I. V. (2021). Influence of IR radiation on the biological value of flax seeds. Agrarian Science, 11-12, 144–146. doi: https://doi.org/10.32634/0869-8155-2020-343-11-134-136
  9. Boos, G. V., Prikupets, L. B., Terehov, V. G., Tarakanov, I. G. (2017). Studies in the field of plant irradiation with LEDs. The 10th Asia Lighting Conference. Shanghai.
  10. Lin, K.-H., Huang, M.-Y., Huang, W.-D., Hsu, M.-H., Yang, Z.-W., Yang, C.-M. (2013). The effects of red, blue, and white light-emitting diodes on the growth, development, and edible quality of hydroponically grown lettuce (Lactuca sativa L. var. capitata). Scientia Horticulturae, 150, 86–91. doi: https://doi.org/10.1016/j.scienta.2012.10.002
  11. Johnson, A. J., Meyerson, E., de la Parra, J., Savas, T. L., Miikkulainen, R., Harper, C. B. (2019). Flavor-cyber-agriculture: Optimization of plant metabolites in an open-source control environment through surrogate modeling. PLOS ONE, 14 (4), e0213918. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0213918
  12. Stenzel, Y. I., Zlepko, S. M., Pavlov, S. V. (2013). Physical and mathematical modeling of thermodynamic methods of diagnosing the state of human health. Optical-electronic information and energy technologies. Vinnytsia, 66–72.
  13. Wojcik, W., Pavlov, S. (Eds.) (2022). Highly linear Microelectronic Sensors Signal Converters Based on Push-Pull Amplifier Circuits. Lublin, 283.
  14. Titova, N. V., Stenzel, Y. I., Pavlov, S. V., Zlepko, S. M. (2017). Modeling of thermodynamic methods in biological objects for reproduction in the fishery. Application of lasers in medicine and biology: materials of the XLVI international scientific and practical conference. Kharkiv: FOP Petrov V., 137–139.
  15. Horobets, V. G. (2015). Heat engineering and use of heat in agriculture. Kyiv, 389.
  16. Didur, V. A., Struchaev, M. I. (2008). Heat engineering, heat supply and use of heat in agriculture. Kyiv: Agrarian Education, 233.
  17. Spivak, O. Yu., Resident, N. V. (2021). Heat and mass exchange. Part I: study guide. Vinnytsia: VNTU, 113.
  18. Rubin, A. B. (1999). Biophysics. Vol. 1. Theoretical biophysics. Moscow: Moscow University Publishing House, 448.
  19. Wójcik, W., Pavlov, S., Kalimoldayev, M. (Eds.) (2019). Information Technology in Medical Diagnostics II. CRC Press. doi: https://doi.org/10.1201/9780429057618
  20. Wójcik, W., Smolarz, A. (Eds.) (2017). Information Technology in Medical Diagnostics. CRC Press. doi: https://doi.org/10.1201/9781315098050
  21. Yessenova, M., Abdikerimova, G., Adilova, A., Yerzhanova, A., Kakabayev, N., Ayazbaev, T. et al. (2022). Identification of factors that negatively affect the growth of agricultural crops by methods of orthogonal transformations. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (2 (117)), 39–47. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.257431
Розробка термодинамічної моделі для оптимізації процесів у рослинництві

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-29

Як цитувати

Mamyrbayev, O., Wojcik, W., Titova, N., Pavlov, S., Oralbekova, D., Aitkazina, A., & Zhumazhan, N. (2023). Розробка термодинамічної моделі для оптимізації процесів у рослинництві . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(8 (126), 25–34. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.290294

Номер

Том 6 № 8 (126) (2023): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Orken Mamyrbayev, Waldemar Wojcik, Nataliia Titova, Sergii Pavlov, Dina Oralbekova, Assel Aitkazina, Nurdaulet Zhumazhan

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.