Single-stage water ring vacuum pump with an adjustable degree of internal compression for efficient degassing and deodorization of vegetable oils
https://doi.org/10.20914/2310-1202-2025-4-13-19
Аннотация
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.
Об авторах
Махмуд Мохаммед Али СамиИрак
аспирант кафедры "Механика и инженерная графика"
Юрий Викторович Родионов
Россия
д.т.н., профессор, кафедра "Механика и инженерная графика"
Дмитрий Вячеславович Никитин
Россия
Анна Олеговна Сухова
Россия
кафедра "Природопользование и защита окружающей среды", доцент
Список литературы
1. A comprehensive review of liquid ring vacuum pumps and compressors for improving global efficiency and energy saving / Mohammed Ali Sami Mahmood, Rodionov Yuriy Viktorovich, Nikitin Dmitriy Vyacheslavovich, Voronin Nikolai Vladimirovich, and Dmitriy Nikolayevich Protasov // AIUB Journal of Science and Engineering. – 2022. – Vol. 21, № 1. – P. 26 - 36.
2. Фролов, Е.С. Вакуумная техника / Е.С. Фролов, В.Е. Минайчев, А.Т. Александрова. – М.: Машиностроение, 1985. – 359 с.
3. Махмуд, М.А.С. Аналитическая математическая модель определения быстроты действия жидкостнокольцевых вакуумных насосов / М.А.С. Махмуд, Ю. В. Родионов // Известия ТулГУ. Технические науки. 2024. – № 2. – С. 500-504.
4. Никитин, Д.В. Жидкостнокольцевые вакуум-насосы для тепло- и массообменных процессов / Д. В. Никитин, Ю. В. Родионов, М. А. С. Махмуд, [и др.] // Вестн. Тамб. гос. техн. ун-та. – 2021. – № 3. – С. 428-441.
5. Гуськов А.А. Совершенствование технологии и технических средств экстрагирования растворимых веществ из растительного сырья: дис. … канд. техн. наук: 05.20.01 / Гуськов Артем Анатольевич. – Тамбов, 2019. – 136 с.
6. Зорин, А.С. Совершенствование технологии и технических средств комбинированной вакуумной сушки растительного сырья для производства чипсов: дис. … канд. техн. наук: 05.20.01 / Зорин Александр Сергеевич. – Тамбов, 2019. – 130 с.
7. Родионов Ю.В., Никитин Д.В., Рыбин Г.В., Щегольков А.В., Елизаров И.А., Блохин М.С. Жидкостнокольцевые вакуумные насосы комбинированного типа для энергоэффективных технологических процессов переработки растительного сырья // Наука в центральной России Science in the central Russia. 2023. Т. 66, № 6. С. 7-16.
8. Копылов М.В. Научное обеспечение комплексной технологии переработки масличного сырья с применением неизотермического прессования и двухступенчатой рафинационной очистки масел: дис. … д-ра техн. Наук. / Копылов Максим Васильевичю. – Воронеж: Воронежский государственный университет инженерных технологий, – 2025. – 244 с.
9. Родионов, Ю. В. Совершенствование теоретических методов расчета и обоснование параметров и режимов жидкостнокольцевых вакуумных насосов с учетом особенностей технологических процессов в АПК: дис. … д-ра техн. Наук : 05.20.01 / Родионов Юрий Викторович. – Тамбов, 2012. – 434 с.
10. Никитин, Д.В. Совершенствование конструкций и обеспечение заданных эксплуатационных характеристик жидкостнокольцевых вакуум-насосов: дис. … канд. Техн. Наук: 05.02.13 / Никитин Дмитрий Вячеславович. – Тамбов, 2010. – 158 с.
11. Design of liquid-ring vacuum pump with adjustable degree of internal compression / Yu. V. Rodionov, Yu. T. Selivanov, D. V. Nikitin [et al.] // Chemical and Petroleum Engineering. – 2021. – Vol. 57, № 6. – P. 20 – 23.
12. Пат. 2291987 РФ. Жидкостно кольцевая машина / Ю.В. Воробьев, В.А. Максимов, В.В. Попов и др. Бюл. № 2. 2007.
13. Пат. 2492369 РФ. Жидкостно-кольцевая машина / Р.Ю. Горбачев, М.Д. Гутенев, Д.В. Никитин и др. Бюл. № 14. 2013.
Рецензия
Для цитирования:
Сами М.М., Родионов Ю.В., Никитин Д.В., Сухова А.О. Single-stage water ring vacuum pump with an adjustable degree of internal compression for efficient degassing and deodorization of vegetable oils. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2025;87(4):13-19. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2025-4-13-19
For citation:
Mahmood M., Rodionov Yu.V., Nikitin D.V., Sukhova A.O. Single-stage water ring vacuum pump with an adjustable degree of internal compression for efficient degassing and deodorization of vegetable oils. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2025;87(4):13-19. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2025-4-13-19




























