аспирант кафедры "Механика и инженерная графика"
Postgraduate student, Department of Mechanics and Engineering Graphics
д.т.н., профессор, кафедра "Механика и инженерная графика"
Full Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Mechanics and Engineering Graphics работы
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Agroengineering
кафедра "Природопользование и защита окружающей среды", доцент
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Environmental Management and Protection,
Использование вакуума необходимо для таких процессов, как дегазация и дезодорация при переработке растительных масел. Водокольцевые вакуумные насосы (ВВН) используются для этих целей благодаря их способности работать с влажными газами. Эффективность процесса дегазации и дезодорации различных жидкостей и растительных масел зависит от режимов тепло- и массообмена в рабочем объеме вакуумного насоса, равномерности давления откачки и степени внутреннего сжатия газоводяной смеси. Указанные недостатки конструкции и режима работы приводят к снижению быстродействия ВВН и повышению энергозатрат в процессе удаления влаги и растворенных газов из масел. Подробный анализ этих вопросов ограничен, что сдерживает разработку таких машин, особенно в изменяющихся условиях эксплуатации. Целью данного исследования является представление новой конструкции ВВН с регулируемым нагнетательным окном для повышения общей производительности вакуумной технологии переработки масел. Исследование основано на основных принципах термодинамики, механики жидкости и газа, конструктивных характеристиках ВВН и условиях процесса вакуумирования. Созданы математические модели, иллюстрирующие взаимодействие теплофизических свойств рабочей жидкости и всасываемого газа, таких как давление, температура, расход, быстрота действия и мощность сжатия. Результаты исследования показали, что новый режим работы снижает расход энергии на сжатие на 10–15% и мощность на валу на 25%, при этом быстрота действия увеличивается на 10% по сравнению с обычной конструкцией насоса в оптимальных условиях. Разработана технологическая схема водокольцевой вакуумной насосной установки с необходимым оборудованием для эффективной переработки растительных масел. Использование вакуумного насоса с регулируемым вакуумом является эффективным методом в технологических процессах рафинации и дезодорирования растительных масел, приводящим к снижению энергозатрат, сохранению биологически активных веществ и являющимся экологически безопасным вариантом. Уровень вакуума, температура рабочей жидкости и всасываемого газа, поступающего в насос, а также конструктивные параметры имеют решающее значение в процессах удаления растворенных газов, летучих соединений, свободных жирных кислот и одорирующих веществ при производстве растительных масел. Экспериментальная проверка предложенной конструкции насоса рекомендуется в качестве дальнейшего исследования с возможным применением в различных промышленных продуктах.
The use of a vacuum is essential for processes like degassing and deodorization in the processing of vegetable oils. Water ring vacuum pumps (WRVP) are used for these purposes due to their ability to handle wet gases. The efficiency of the degassing and deodorization process for various liquids and vegetable oils is influenced by the modes of heat and mass transfer within the working volume of the vacuum pump, the uniformity of evacuation pressure, and the degree of internal compressing of the gas-water mixture. These demerits in design and regime of operation result in reduced speed of action of the WRVP and increased energy consumption during the moisture and dissolved gaseous removal process from oils. Detailed analysis of these issues is limited, which restricts the development of these machines, particularly under varying operating conditions. This research aims to present a new design of a WRVP with regulation of the discharge port to improve the overall performance of the vacuum technology for processing oils. The study was based on key principles of thermodynamics, fluid mechanics, WRVP design characteristics, and evacuation process conditions. Mathematical models were created to illustrate the interaction among the thermophysical properties of working fluid and suction gas, such as pressure, temperature, flow rate, speed of action, and power of compression. The investigation's results showed that the new operation regime reduces compression power consumption by 10-15% and shaft power by 25%, while increasing the speed of action by 10% compared to the pump's conventional design under optimal conditions. A technological scheme of a water ring vacuum pump plant with the necessary equipment was developed for the efficient processing of vegetable oils. The use of a vacuum pump with controlled vacuum is an effective method in the technological processes of refining and deodorizing vegetable oils, leading to reduced energy costs, preserving biologically active substances, and providing an environmentally friendly option. The vacuum level, working fluid, and suction gas temperatures entering the pump, along with constructive parameters, are essential in the processes of removing dissolved gases, volatile compounds, free fatty acids, and odor-causing substances during the production of vegetable oils. Experimental validation of the proposed pump design is recommended as a future study, with potential applications to various industrial products.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.