Potential of Virginia Mallow as an Energy Feedstock

This study aims to compare the potential of Virginia mallow to other high yielding perennial grasses and hardwoods by characterising and comparing fast pyrolysis product yields. Feedstocks selected for this study include miscanthus (Miscanthus x giganteus), Virginia mallow (Sida hermaphrodita), willow short rotation coppice (SRC) (Salix viminalis) and oak (Quercus robur). The experimental work was split into two sections: analytical (Py–GC–MS) and laboratory-scale processing using a 300 g h−1 continuous bubbling fluidised bed reactor. Pyrolysis–gas chromatography–mass spectrometry (Py–GC–MS) has been used to quantify pyrolysis products from these feedstocks by simulating fast pyrolysis heating rates using a CDS 5200 pyrolyser closed coupled to a PerkinElmer Clarus 680 GC–MS. High bio-oil yields were achieved for Virginia mallow, willow SRC and oak (65.36, 62.55 and 66.43 wt% respectively), but miscanthus only produced a yield of 53.46 wt% due to increased feedstock ash content. The water content in the bio-oil is highest from miscanthus (17.64 wt%) and relatively low in the Virginia mallow and hardwoods willow SRC and oak (12.49, 13.88 and 14.53 wt%). Similar high yields of bio-oil and low yields of char and non-condensable gas compared to willow SRC make Virginia mallow an attractive feedstock for fast pyrolysis processing. Graphic Abstract: [Figure not available: see fulltext.]

The relationship between medium clay boundary stress and its deformation rate

Celem pracy było zbadanie wpływu prędkości odkształcania próbek glebowych na wyznaczaną wartość naprężenia granicznego gleby. Badania wykonywano w warunkach laboratoryjnych na próbkach modelowych. Ściskanie próbek prowadzono przy prędkościach: 10; 50, 100; 150; 200, 250; 300; 350; 400; 450; 500 mm*min-1. Stwierdzono, że największy przyrost wartości naprężenia granicznego występuje w zakresie prędkości odkształcania próbek od 10 do około 350 mm*min-1. Dalsze zwiększanie prędkości odkształcania, nie wpływa wyraźnie na wzrost wartości naprężenia granicznego gleby.The purpose of the work was to examine the impact of soil sample deformation rate on soil boundary stress value being determined. The tests were carried out in laboratory conditions for model samples. Samples were put to compression at the following rates: 10; 50, 100; 150; 200, 250; 300; 350; 400; 450; 500 mm*min-1. It has been observed that highest increase in boundary stress value occurs for sample deformation rate ranging from 10 to approximately 350 mm*min-1. Further deformation rate increasing does not have significant influence on growth of soil boundary stress value

Influence of the soil compaction method on the course of experimental curves and on the determined value of its ultimate bearing capacity

W artykule przedstawiono cztery sposoby zagęszczania modelowych próbek glebowych, podczas wyznaczania naprężenia granicznego gleby. Wyróżniono powszechny "stary" oraz zmodyfikowany "nowy" sposób pomiaru, a także uwzględniono występowanie możliwej i ograniczonej bocznej rozszerzalności. Badania przeprowadzono na glinie średniej, poddanej zagęszczaniu w metalowych cylindrach na maszynie wytrzymałościowej Instron 5582. Wyniki doświadczenia przedstawiono na wykresach krzywych odkształcenia gleby w funkcji nacisku wykazując, że w zmodyfikowanym sposobie nie występuje etap "dopasowania się" stempla do powierzchni próbki, przy przejściu z formowania pierwotnego w zagęszczenie wtórne. Miało to swoje odzwierciedlenie w wyznaczonych wartościach naprężenia granicznego gleby.Four methods of concentration of model soil samples during determination of ultimate bearing capacity of soil were presented. A popular "old" and a modified "new "method" of measuring was singled out and occurrence of a possible and a limited side expandability was included. The research was carried out at medium loam, subjected to compaction in metal cylinders in Instron 5582 testing machine. Results of the experiment were presented on diagrams of soil deformation curves as the function of pressure, proving that in the modified method there is no stage of "adjustment" of a punch to the surface of a sample at the transfer from original forming into secondary compaction. It was reflected in the determined values of ultimate bearing capacity of soil

The impact of tyre tread type and its wear on sandy soil compaction

Celem pracy było określenie zagęszczenia gleby piaszczystej w zależności od: stanu zużycia protektora opony, oraz wielkości wywieranych nacisków jednostkowych. Badania przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych na glebie o składzie granulometrycznym piasku gliniastego lekkiego. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że opona ze zużytym protektorem nie powodowała takiego zagęszczenia gleby jak opona z protektorem nowym. Zagęszczenie gleby wywołane przez oponę z protektorem nowym było o 4-5% większe niż opony z protektorem zużytym.The purpose of the work was to determine sandy soil compaction depending on tyre tread wear level and values of exerted unit pressure. The tests were performed in laboratory conditions on soil with grain composition characteristic for light clayey sand. Obtained results allowed to state that tyre with worn out tread did not cause the same soil compaction as tyre with new tread. Soil compaction generated by tyre with new tread was 4-5% higher than for tyre with worn out tread

Timber skidding effect on selected physical and mechanical properties of forest soil

W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań wybranych właściwości fizyko-mechanicznych gleby leśnej przed wykonaną zrywką oraz po zrywce drewna. Obiekt badań położony był na obszarze Województwa Zachodniopomorskiego, na terenie gminy Dobrzany. Badania prowadzono w warstwach: 15-30; 30-45; 45-60; 60-70cm. Próbki pobierane były w okresie jesiennym w roku 2006. Ścinanie gleby wykonano w aparacie bezpośredniego ścinania. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono pogorszenie badanych właściwości gleby.This article presents results of tests on selected physical and mechanical properties of forest soil before and after timber skidding. Analysed object was located in the area of Zachodniopomorskie Voivodship, within Dobrzany Borough. The tests were performed in the following layers: 15-30; 30-45; 45-60; 60-70 cm. Samples were taken during autumn in 2006. Soil shearing was carried out in direct shear apparatus. Completed tests allowed to observe deterioration of analysed soil properties

Prognozowanie nacisku jednostkowego niezbędnego do wytworzenia określonego zagęszczenia próbki glebowej

The objective of the research was to construct an empirical model for prediction of a unit pressure indispensable for generation of a specific compaction of soil samples. Soil material in the form of loose mass was collected from the soil layer deposited in the depth from 35 to 40 cm and then its typical properties were determined (textural group, density of solid particles, humus content, reaction, plastic and liquid limits) and in order to compact it in Proctor apparatus and in the uniaxial compression test. Results of both tests were used for construction of regression models reflecting the course of the unit strength (Pρd) necessary to generate compaction (ρdj) equal to the dry bulk density obtained in Proctor apparatus (ρdp), in relation to the sample moisture (ρdm). Searching for relations was restricted to the scope of moisure between an optimal one acc. to Proctor and the soil plastic limit. It was stated that the pressure value Pρdp made on the soil sample in the uniaxial compression test depends significantly on ws and ρdm, and for description of this relation the use of multiple regression is sufficient. It was found out that for model samples with a textural group of silt loam and loam, differences in dry bulk density obtained in Proctor apparatus are approximately up to 0.15 g⋅cm-3.Celem badań było zbudowanie modelu empirycznego do prognozowania nacisku jednostkowego niezbędnego do wytworzenia określonego zagęszczenia próbki gleby. Z warstwy gleby leżącej na głębokości od 35 do 40 cm pobrano materiał glebowy w postaci luźnej masy, a następnie oznaczono jego typowe cechy własne (skład granulometryczny, gęstość fazy stałej, zawartość próchnicy, odczyn, granice plastyczności i płynności) i przeprowadzono testy zagęszczania w aparacie Proctora oraz jednoosiowego ściskania. Wyniki obu testów wykorzystano do budowy modeli regresji odwzorowujących przebieg nacisku jednostkowego (Pρdp), niezbędnego do wytworzenia w teście jednoosiowym zagęszczenia (ρdj) równoważnego gęstości objętościowej uzyskiwanej w aparacie Proctora (ρdp), w zależności od wilgotności (ws) i początkowej gęstości objętościowej szkieletu próbki modelowej (ρdm). Poszukiwanie zależności ograniczono do zakresu wilgotności pomiędzy optymalną wg Proctora a granicą plastyczności gleby. Stwierdzono, że wartość nacisku Pρdp wywieranego na próbkę gleby w teście jednoosiowego ściskania zależy istotnie od ws i ρdm, a do opisu tej zależności wystarczające jest zastosowanie regresji wielorakiej. Uzyskano, że dla próbek modelowych o składach granulometrycznych pył gliniasty i glina zwykła, różnice gęstości objętościowych szkieletu uzyskiwanych w aparacie Proctora wynoszą do około 0,15 g⋅cm-3

The comparison of two methods of the pre-compaction stress determination in subsoil layer of the Pyrzyce black earth soil

Przedstawiono wyniki badań wpływu sposobu odkształcania gleby na wyznaczaną wartość jej naprężenia granicznego. Próbki do badań pobrano z warstw: 25-30, 35-40, 45-50 i 55-60 cm; do sztywnych stalowych pierścieni o średnicach 50 i 100 mm. Naprężenie graniczne gleby wyznaczano przy wilgotności aktualnej, w warunkach możliwej oraz ograniczonej bocznej rozszerzalności. Stwierdzono, że sposób odkształcania gleby ma wpływ na wyznaczaną wartość naprężenia granicznego.The field studies were conducted on subsoil layer (25-60 cm) of the Pyrzyce black earth soil to evaluate the impact of two methods of pre-compaction stress determination based on confined and unconfined uniaxial tests. The results showed that the confined and unconfined tests were statisticaly different

Studies of subsoil compaction of loamy soil

Celem pracy była ocena aktualnego zagęszczenia gleby w warstwach: 25-30, 35-40, 45-50, 55-60 cm. Gęstość objętościową porównano z obliczonymi wskaźnikami: gęstością objętościową naturalną, minimalną, przeciętną i maksymalną oraz gęstością objętościową części mineralnych (packing density). Stwierdzono, że gleba w warstwie podornej jest słabo lub średnio zagęszczona, a jej podatność na zagęszczenie jest niewielka lub średnia.Investigations of soil bulk density were conducted on loamy soil, to evaluate the soil compaction of subsoil layer. The soil samples were taken from 25-30; 35-40; 40-45; 55-60 cm depth. The results showed that the concerned soil material had rather low susceptibility to further compaction

Shear strength of sub-arable layer in brown soils of Szczecin Lowland

Celem pracy była identyfikacja spójności i kąta tarcia wewnętrznego gleby w warstwie 25-60 cm. Badania prowadzono wiosną i jesienią, na próbkach o strukturze nienaruszonej. Rezultaty badań potwierdziły zależność badanych parametrów od wilgotności gleby. Wyniki pomiarów mogą być pomocne w procesie konstruowania maszyn rolniczych oraz rozwoju technik zmierzających do redukowania nadmiernego zagęszczania warstwy podornej gleb.The purpose of the work was to identify cohesion and internal friction angle of soil in the 25-60 cm layer. The tests were performed in spring and autumn, for samples with intact structure. Test results confirmed dependence of examined parameters on soil humidity. Measurement results may be helpful in farm machinery design process and development of techniques aimed to reduce excessive compaction of sub-arable layer in soils

Physical and mechanical properties of loamy soil subsoil at two tillage systems

Badano w warstwach: 25-30, 40-45, 55-60 cm glebę gliniastą uprawianą tradycyjnie (pług) i bezpłużnie (zestaw uprawowo-siewny). Oznaczono wybrane właściwości gleby: gęstość objętościową, porowatość aeracji, wilgotność aktualną, całkowitą pojemność wodną, naprężenie graniczne, zwięzłości gleby i opór jej ścinania w ruchu obrotowym. Stwierdzono, że siedmioletnia bezpłużna uprawa gleby nie spowodowała istotnych zmian w warstwie podornej.The field studies were conducted on loamy soil to evaluate the impact of two compared tillage systems: ploughing and rotary cultivator, on physical and mechanical properties of the subsoil layer. The following physical and mechanical properties were examined: water content, bulk density, natural bulk density, penetration resistance, shear and pre-compaction stress. The soil samples were taken from 25-30; 40-45; 55-60 cm depth. The results showed that there was no difference between the compared tillage systems in terms of the assessed physical and mechanical properties