CC BY
1316. Шаповалов С.А. Укр. хим. журн. 2004. Т. 70. № 3. С. 25-29.
17. Шаповалов С.А., Свищёва Я.А., Ларин В.И. Укр. хим. журнал. 2002. Т. 68. № 4. С. 107-110.
18. Шаповалов С.А., Свищёва Я.А., Ларин В.И. Изв. Вузов. Химия и хим. технология. 2002. Т. 45. Вып. 4. С. 3742.
19. Шаповалов С.А., Свищёва Я.А. Вестн. Харьков. ун-та. Химия. 2003. № 596. С. 142-146.
20. Мчедлов-Петросян Н.О., Кордова Э.А., Шаповалов С.А. Вестн. Харьков. ун-та. Химия. 1993. № 377. С. 47-51.
21. Шаповалов С.А., Самойлов Е.А., Иванов В.В. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2006. Т. 49. Вып. 4.
22. Шаповалов С.А., Свищёва Я.А. Журн. прикл. химии. 2002. Т. 75. № 3. С. 463-467.
23. Поверхностно-активные вещества: Справочник/ Под ред. А.А. Абрамзона, Г.М Гаевого. Ленинград: Химия. 1979. 376 с.
24. Takeda K., Tatsumoto N., Tatsuma Y. J. Colloid. Interface Sci. 1974. V. 47. N 1. P. 128-133.
25. Саввин С.Б., Чернова Р.К., Штыков С.Н. Поверхностно-активные вещества. М.: Наука. 1991. 251 c.
26. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. М.: Высшая школа. 1984. 463 с.
УДК 541.15+ 541.515+577.391
К.А.Коротченко, В.А.Шарпатый СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РАДИАЦИОННОЙ ДЕСТРУКЦИИ СОЛОМЫ
(Институт биохимической физики им. Н.М.Эмануэля РАН) E-mail: vashar@sky.chph.ras.ru
При у-облучении солома деструктирует в основном в результате образования и превращений свободных радикалов в углеводной составляющей этого природного комплекса и лигнине, на долю радикалов последнего приходится~1/3.Установлена структура 4-х типов первичных углеводных радикалов, выявлены типичные для них реакции (дегидратация, изомеризация с разрывом связей С-С и С-О в мономерных звеньях макромолекул и гликозидных связей). Радиационная стойкость соломы определяется присутствием в ней целлюлозы, а стабилизация радикалов - лигнином. В сухой и оводненной соломе определены различия в образовании первичных радикалов; предложены механизмы образования а-оксиметилфурфурола, диоксиацетона.
Проблема утилизации полисахаридсодер-жащих отходов сельскохозяйственного и промышленного производств является одной из актуальных проблем экономики. Решение указанной проблемы с наибольшей эффективностью путем применения радиационно-химической технологии осуществимо, если известны механизмы радиационной деструкции полисахаридов в указанных отходах [1].
Цель данной работы состояла в том, чтобы на примере изучения изменения физико-химических свойств соломы при радиационном воздействии определить, насколько в такой структурированной природой многокомпонентной системе проявляются закономерности радиолиза по-
лисахаридов и каков вклад радиолитического превращения этой компоненты в основной механизм радиационной деградации соломы.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Использовалась пшеничная солома состава (вес. %): целлюлоза - 34.8; галактан - 1.0; маннан - 1.4; уроновые кислоты - 4.5; пентозаны - 18.9; лигнин - 24; протеин - 6; зола - 5.5; вода - 6.8. Химический состав соломы анализировался по методу, изложенному в [2].Образцы (сухой резаной соломы и соломы, предварительно смоченной горячей водой и выдержанной затем в течение 2-х часов при 90°С - образцы запаренной соломы) облучались на установке Со60 в дозах от 2.5 кГр
до 8 МГр (мощность дозы - 3 Гр/с) в стеклянных колбах в присутствии О2 воздуха; дозиметрия осуществлялась ферросульфатной методикой.
Для регистрации изменений физико-химических свойств облученных образцов использовались методы спектрофотометрирования (водных 0.25%-ных вытяжек); хроматографии на бумаге (регистрация сахаров); ЭПР - для регистрации свободных радикалов (в образцах сухой соломы, облучавшихся при 77 К). Кроме того, определялась влажность облученных сухих и запаренных образцов, рН 0.25%-ных водных вытяжек; общая кислотность водных вытяжек - титрованием; растворимость - способность облученного материала переходить в раствор при 20°С, вес. % - с помощью рефрактометра; количество редуцирующих веществ, РВ (иодометрия). Методики измерений не отличались от изложенных в [3-6].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
В таблице представлены данные об изменении влажности облучаемых образцов соломы в интервале доз от 0.25 до 8 МГр: влажность сухой соломы возрастает от ~ 7% до 55%, влажность запаренной ( в 10 раз большей, чем у сухой ) - на 20%. Это объясняется превращениями свободных радикалов в углеводной составляющей (60%) по типу - в- и (в кислой среде) а-элиминации Н2О (возникают радикалы аллильного типа, двойные связи и разрывы в цепи полимера [6]).
Остальные исследовавшиеся параметры изменений физико-химических свойств образцов сухой и запаренной соломы в зависимости от дозы в большинстве своем не различаются столь существенно. Так, оцененные по начальным участкам дозных кривых накопления РВ величины выхода образования разрывов в полимерных цепях различаются в пределах 20% ^ ~ 5 для сухой соломы и О ~ 6 - для запаренной). Также относительно мало при переходе от сухой к запаренной соломе изменяется и кислотность водных вытяжек, хотя по мере облучения самих образцов кислотность вытяжек возрастает от нейтральной до сантимоляр-ной. Этот эффект связан с тем, что в обоих образцах накапливаются и низкомолекулярные карбо-новые кислоты, и карбоксильные группы в составе полисахаридов [7].
Формальдегид - один из основных продуктов радиолиза нативных полисахаридов [8], образуется он и в облучаемой соломе. Дозные кривые его накопления в образцах соломы 2-х видов (рис. 1) имеют одинаковый вид ^ -образные кривые) и различаются лишь некоторым сдвигом в индукционном периоде, а в области больших доз - уровнем концентрации «на ступеньках»; в слу-
чае запаренной соломы этот уровень ниже. Примечательно, что кривая изменения растворимости соломы в зависимости от дозы облучения, построенная по данным таблицы, имеет такой же вид, как и накопление формальдегида (кривая 3 на рис. 1).
Таблица
Изменение некоторых физико-химических свойств соломы при у-облучении, в скобках - то же для образцов запаренной соломы Table. Changes in some physicochemical properties of straw at gamma-irradiation, in parenthesis - the same for straw after steam treatment
Доза, МГр Цвет образца Цвет водной вытяжки Влажность, % рН раствора 0.25% Раств в воде %
0 желтая (желто-серая) светло-желтая (светло-желт.) 6.8 (68) 6.6 (6.3) 0
0.25 желтая (темно-серая) желтая (светло-желтая) 12 (70) 6.2 (6.0) 0
0.5 серо-желтая (темно-серая) кремовая (желтая) 13 (72) 5.8 (5.6) 7.2
0.75 серо-желтая (кремовая) кремовая (темно-желтая) 14 (73) 5.3 (5.2) 16.0
1 светло-кремовая (кремовая) светло-коричн. (светло-коричн.) 22 (73) 4.9 (4.8) 23.0
1.5 светло-кремовая (темно-кремовая) светло-коричн. (светло-коричн.) 25 (73) 4.6 (4.1) -
2 светло-кремовая (темно-кремовая) коричневая (темно-коричн.) 28 (76) 4.2 (3.4) 38.1
4 светло-кремовая (красно-коричн.)* красно-коричн. (темно-коричн.) 31 (81) 3.9 (2.8) 40.5
6 желто-коричневая (красно-коричн.)* красно-коричн. (темно-коричн.) 48 (83) 3.7 (2.7) 43.6
8 желто-коричневая (красно-коричн.)* оранжевая (темно-коричн.) 55 (87) 3.4 (2.6) 51.6
*образец в виде кашицы
Рис. 1. Накопление формальдегида (мг / грамм образца, цифры на ординате х 0.01) в облучаемой соломе (1 - сухой, 2-запаренной) и изменение растворимости (%) облученной сухой соломы в воде (кривая 3) с дозой облучения. Fig.1. Formaldehyde accumulation (mg per g of the sample, ordinate is scaled х 0.01) in illuminated straw (1 - dry, 2 - after steam treatment) and the change of illuminated dry straw solubility (in %) in water vs. radiation dose (curve 3).
Можно было предположить, что и образование формальдегида, и увеличение растворимости образца (из-за появления разрывов в цепях целлюлозы) инициируются превращениями одного и того же предшественника-радикала. В работе [8] показано, что в целлюлозе СН2О образуется в результате превращений первичных радикалов отрыва Н от атомов С1, С5 и С6. Только в первом случае наряду с образованием СН2О (стадии превращений радикала •О^ ^С5 ^ С500^ ^ COOH ^ разрыв связей С5-С6 и О-О) в макромолекуле возможно образование разрыва в результате гидролиза гликоидной связи R-O-С4H< [6,8].
Лимитирующей стадией в последовательности превращений •С1 является изомеризация гидропероксида "под лучом"[9] с разрывом связей О-О и С5-С6 с образованием альдегидной группы и формальдегида в гидратной форме. Гидролиз гликозидных связей приводит к разрыву в макромолекуле и 5-альдоксилоновой кислоте. По реакции Канниццаро альдогруппа и СН2О могут дать карбоксильную группу (3-кетоглутаровая кислота) и метанол, как в облучаемых крахмалах [7].
Наряду с этим "каналом" образования СН2О в облучаемой соломе возможны еще два - в результате превращений радикалов отрыва Н от С5 и С6 в АГЦ целлюлозы [8]. Подтверждением этому выводу может служить факт регистрации ксилозы в гидролизатах облученной соломы - методом хроматографии - (удаление из АГЦ атома С6 в виде СН2О) и формильного радикала - методом ЭПР при Т = 77 К (рис. 2).
Анализ спектров ЭПР облученных вакуу-мированных образцов соломы (рис. 2), представляющих собой сумму спектров с нечетным и четным числом компонент, позволил определить, что с наибольшим и примерно одинаковым выходом при 77К в соломе накапливаются радикалы углеводов, один из из которых обладает дублетной (а ~ 2.5 мТл, g ~ 2.003), а другой - триплетной СТС (а ~ 3.5 мТл, g ~ 2.003). В облученной целлюлозе спектры с такими параметрами приписывают радикалам отрыва Н •О, I, (расщепление на Р-протоне С2) и ^С4, II, (расщепление на двух р-протонах) [1]. Их содержание в соломе, согласно довольно грубой оценке ("взвешивание" компонент спектра) составляет примерно 50 % общего количества образующихся радикалов. Помимо линий I и II в спектре при 77 К проявляются также компоненты, отстоящие друг от друга на расстоянии ~13 мТл (радикал III) и ~9.5 мТл (IV). Явная анизотропия СТС и расщепление >12.5 мТл позволяют приписать дублет III формильному радикалу, наблюдавшемуся и в об-лученной при 77 К целлюлозе [8]. Что касается указанных компонент
IV, то их можно было отнести к крайним компонентам спектра, объясняя столь большую его протяженность взаимодействием неспаренного электрона с 2-мя Р-протонами и одним а-протоном. Спектр IV интер-претируется нами как секстет (1:1:2:2:1:1, g ~ 2.003) - дублет (~ 2 мТл) триплетов (~3.8 мТл),см. штрих-реконструкцию по пикам компонент 1-4, рис 2в. Радикалы с такими спектральными характеристиками регистрируются в облученном при 77 К хитозане (высокополи-мере глюкозамина): появляются при отрыве аминогруппы при атаке ее электроном. В нашем случае радикал IV может образоваться при отрыве ОН от атомов С2 и С3. Состав продуктов радиолиза соломы "позволил " поместить неспаренный электрон в радикале IV на С3. В спектре ЭПР облученной соломы присутствует ЭПР-линия радикалов лигнина ("узкая'линия с шириной ~ 2 мТл, "индивидуально" регистрируемая в отожженном до комнатной температуры образце, рис. 2г). Доля радикалов лигнина в соломе не превышает 30 % (при дозе 0.16 МГр).
О
£ 1,8-Е
а
а 1,е -
л
X
I
ц
л
=
4)
К
X
(U
a
о 1,05
о
С
o,a -I-1-1-1-,-
240 260 280 300 нм
Длины ВОЛН
Рис. 2. Спектры ЭПР у-облученных в разных дозах при 77 К вакууммированных образцов соломы (а-г), г - после нагрева до 300: 3 кГр (а), 20 кГр (б), 90 кГр (в) и 160 кГр (г); справа от спектра - усиление сигнала; под спектром «в» представлена штрих-реконструкция по пикам компонент спектров идентифицированных радикалов. Fig. 2. Electron spin resonance spectra of gamma-irradiated straw samplers evacuated at 77 K (а-в), г - after heating up to 300 K: 3 kGy (а), 20 kGy (б), 90 kGy (в) and 160 kGy (г); signal amplification is given to the right of the spectrum; stroke reconstruction of identified radical spectra by components peaks is under «в» spectrum.
Изучение дозной зависимости накопления радикалов при 77 К в соломе, аналогичной в случае облучения целлюлозы и других биополи-
меров [6], позволило определить величину радиа-ционно-химического выхода радикалов: G(LR) = 3.5±0.5 и константу скорости уничтожения их излучением [9], к = 0.021 кГр-1. Последняя отражает процесс взаимодействия стабилизированных при 77 К радикалов с генерируемыми излучением катион-радикалами, возбужденными частицами и молекулами и потому существенно зависит от структурных свойств облучаемой системы. Эта величина для соломы примерно в 2 раза меньше, чем к = 0.034 кГр-1 для целлюлозы в тех же условиях облучения. Величина G(LR) = 3.5 ± 0.5 для соломы соизмерима с G(LR) = 3.1 ± 0.5 для целлюлозы. Сопоставление этих параметров для соломы и целлюлозы позволило предположить, что радиационная стойкость соломы определяется в основном присутствием в ней углеводов (главным образом целлюлозой), а стабилизация радикалов и их превращения - содержащимся в соломе лигнином.
Л
(3 и 4), подвергавшихся у-облучению в разных дозах: 1, 3 - 4 мГр, 2, 4 - 6 мГр; 5 - раствор диоксиацетона (~ 0.01% -ный), 6 - раствор а-оксиметилфурфурола (~ 0.01% -ный). Fig. 3. Optical absorption spectra of 0.25 % water extracts of straw samples, treated with steam (1 and 2) and dry (3 and 4), after irradiation of various doses: 1, 3 - 4 mGy, 2,4 - 6 mGy;
5--0.01% dihydroxyacetone solution, 6 - ~ 0.01% а-
methylfurfurol solution.
Существенные различия в радиолитиче-ских свойствах сухой и запаренной соломы обнаружены при спектрофотометрировании их водных вытяжек: в 1-ом случае регистрируется полоса поглощения с максимумом при X ~ 285 нм, во 2-ом - полоса с максимумом при X ~ 265 нм (рис. 3). Эти полосы поглощения приписаны а-оксиметилфурфуролу (ОМФ) и диоксиацетону (ДОА).
Пользуясь коэффициентом молярного поглощения е ~ 2400 М-1 см-1 для ~ 0.01%-ного раствора ОМФ (рис. 3, спектр 6), оценили величину выхода этого продукта при дозе 4 МГр: О(ОМФ) ~ 0.05. Аналогичным образом получен О(ДОА) ~ 0.1 (при е ~ 1200 М-1 см-1, рис. 3, спектр 5). Эти величины - оценочные: определены при довольно большой дозе. При таких дозах, как правило, доз-ные кривые уже имеют плато (кривые насыщения), то истинные величины О должны быть больше.
Образование ОМФ связываем с превращениями одного из первичных радикалов целлюлозы. При моделировании этого процесса учитывались изученные нами ранее закономерности превращений первичных радикалов в облучаемых полисахаридах [6,7] и сведения об условиях получения ОМФ и родственных ему соединений по препаративным методикам классической органической химии: а) ОМФ образуется только при облучении сухой (влаги до 7%) соломы; б) в конечном продукте имеется диеновая группировка и 6 атомов углерода, т.е. столько же, что и в исходном ангидроглюкозном цикле (АГЦ). Это означает, что последовательность превращений первичного радикала включает стадии дегидратации и не содержит стадии разрыва связей С-С в АГЦ; в) особенностью методов получения ОМФ и родственных ему веществ является использование в качестве исходного соединения многоатомного (минимум 4-атомного) спирта с двумя карбонильными группами в положениях 1,4 в енольной форме и какого-либо водоотнимающего средства, например, СНзСОС1.
Подчеркнем, что АГЦ облучаемого полимера - «заготовка» для реализации обсуждаемого процесса, а именно: глюкоза - альдегидоспирт с 6-ю атомами углерода, в сухом полисахариде радикалы образуются в результате отрыва Н и ОН от атомов углерода и, наконец, кетогруппы появляются по месту расположения гидроксилов, которые можно рассматривать как карбонильные группы в енольной форме.
Образование диенильной группировки в АГЦ облучаемых целлюлозе и крахмалах мы связываем с превращениями первичного радикала
отрыва ОН от С3[10]. На схеме представлена последовательность элементарных актов превращений радикала С3 с образованием ОМФ. Первая стадия процесса - реакция в- элиминации воды (Н отщепляется от С2 и присоединяется к атому О5 при разрыве связи О5-С1. При этом возникает "половина" молекулы воды (детали в [10]). Последующие перегруппировка химических связей Н-С1и Н-С3 (стадия 2) и отщепление АГЦ, модифицируемого превращениями радикала С3, по механизму типа в- элиминации Н2О (стадия 3) приводят к появлению в радикале с неспаренным электроном на С1 диеновой группировки, обрамленной двумя гидроксилами (енолам у атомов С2 и С5). При изомеризации С1 с перескоком неспа-ренного электрона на С4 соседнего АГЦ (стадия 4) образуется третья двойная связь - в альдегидной группе по С1, в сопряжении с двойными связями диенила. Заключительная стадия этого процесса - упоминянутая реакция обезвоживания четырехатомного спирта с кетогруппами 1,4 в енольной форме, реакция образования ОМФ. Появился цикл фурана, в котором неподеленная пара электронов у атома кислорода также участвует в сопряжении с двойными связями. Энергетический баланс этих реакций превращения радикалов, как показала оценка по [20], положителен.
СН>ОН ^ЧгОН
Н—О НС^Н ИО-У^-О^ НОК-
ОН ' Он
СН>ОН НСОН
СН>ОН
/°Н
-ИОН» НС + НС=О
Н ОН
,СН2ОН
. 4 НС=С + К'-^ + н_о
СНО
Если радикалы типа С3 образуются в остатках маннана и галактана, то их доля не превышает 2.5% выхода радикалов углеводов.
Используя экспериментальные данные о превращениях радикалов в целлюлозе [11], оценили длительность процесса С3 ^ ОМФ в нашем случае. Без учета нерадикальной реакции отщепления Н20 (стадия 4 на схеме) время процесса не превышает 10~7 с [2х(1-3)-10~8 (два акта элиминации
Н20)+ (5-8) -10~8—10"7(изомеризация СЗ и -С1 с разрывом связей)]. Отсюда следует важный для практики вывод: к окончанию облучения целлю-лозосодержащего сырья даже в случае такого многостадийного процесса (С3 ^ ОМФ) все свободные радикалы исчезают.
Образование ДОА в оводненной соломе вызвано превращениями радикала отрыва Н от С5(при атаке радикалом ОН связи Н-С5): изомеризация С5 с разрывом связи С3-С4 в АГЦ с появлением двойной связи С4=С5 и концевого радика-
ла С3[7,11]. Изомеризация С3 с разрывом связи С1-С2 и перескоком неспаренного электрона на С1 приводит к образованию гликолевого альдегида (в облучаемых крахмалах его вы-ход С ~ 0.15 ). В результате изомеризации С1 с разрывом глико-зидной связи О-С'4 неспаренный электрон перескакивает на С'4 соседнего АГЦ, а по С1 возникает альдегидная группа. Гидролиз связей С1-О5 и С4-О'1-К приводит к ДОА (атомы углерода С4-С5-С6) в енольной форме и муравьиной кислоте (по С1). Величина С (ДОА) в кукурузном крахмале ~ 0.03, муравьиной кислоты ~ 2.5. Различие в величинах С для этих продуктов связано с тем, что НСООН образуется в результате превращений не одного, а нескольких типов радикалов [12].
ДОА в соломе может образоваться из ман-нана и галактана. Условие для такого процесса -оксиметильные группы по С6 не должны быть заняты в химических связях (например, с протеинами).
ОМФ и ДОА "выделяются" в раствор, что означает появление разрыва в полимерной цепи; при этом в ОМФ, как и в исходном АГЦ по 6 атомов углерода. Значит, образование разрыва в макромолекулах происходит за счет разрушения гли-козидных связей. Данные о цветности (табл.) сухих и запаренных образцов, а также их водных вытяжек показывают, что с дозой глубина окраски усиливается, и запаренные образцы дают более "густую" окраску. Появление окраски - и тем более красных и коричневых тонов - служит указанием на то, что при облучении образцов в присутствии О2 протекают реакции образования из аро-матики (лигнина) продуктов окисления. Эти соединения могут давать окрашенные комплексы с лигнином и продуктами радиолиза, такими как ОМФ. Известно, что производные фурана с ароматическими соединениями, например, с анилином и фенолами образуют комплексы красного цвета (носители окраски выходят в водную фазу вытяжек). Радиолиз лигнина в составе соломы подтверждается и образованием из него свободных радикалов, С ~ 1/3 (ЭД.). Эти эксперименты указывают не только на разрушение лигнина в облучаемой соломе, но и на лабилизацию химических связей между ним и молекулами углеводов, что дополняет сделанный ранее [1] вывод о радиопротекторных свойствах лигнинового компонента по отношению к целлюлозе в составе пшеничной соломы. (В работе [1] представлены результаты сравнительного изучения образования разрывов в целлюлозе, облучаемой индивидуально и в составе пшеничной соломы).
ЛИТЕРАТУРА
1. Ершов Б.Г. Радиационная технология и кормопроизводство. М.: Энергоатомиздат. 1986.
2. Шарков В.И. и др. Количественный анализ растительного сырья. М.: Лесная промышленность. 1976. С. 72.
3. Коротченко К.А., Дорожкина Т.И., Сочнева Э.Н. // Изв. вузов. Пищевая технология. 1972. № 3. С. 27.
4. Путилова И.Н., Траубенберг С.Е., Коротченко К.А. // Там же. 1965. № 1. С. 48.
5. Коротченко К.А., Семионов А.И. // Там же. 1966. № 5.С. 25.
6. Шарпатый В.А. // Химическая физика. 1995. Т. 14. № 5. С. 113.
7. Коротченко К.А., Приступа А.И., Шарпатый В.А. //
Химия высоких энергий. 2004. Т. 38. № 2. С.107.
8. Шарпатый В.А. // Там же. 2006. Т. 40. № 1. С.1.
9. Пшежецкий С.Я. и др. ЭПР свободных радикалов в радиационной химии. М.: Химия. 1972. 480 с.
10. Шарпатый В.А., Шапилов А.А., Пинтелин С.Н. // Химическая физика. 2001. Т. 20. № 12. С. 19.
11. Приступа А.И., Шарпатый В.А. // Докл. РАН. 2002. Т. 387. № 5. С. 643.
12. Шарпатый В.А. // Химия высоких энергий. 2003. Т. 37. № 6.С. 417.
УДК 621.00.124
Ю.В. Родионов, М.М. Свиридов, Д.В. Никитин
ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ ЖИДКОСТНОКОЛЬЦЕВЫХ ВАКУУМ-НАСОСОВ
(Тамбовский государственный технический университет) E-mail: tmm-dm@mail.nnn.tstu.ru
На основании экспериментальных и теоретических исследований разработана конструкция двухступенчатого жидкостнокольцевого вакуумного насоса с рабочими колесами первой и второй ступени одинакового диаметра, вращающихся с оптимальным соотношением угловых скоростей, с возможностью работы только первой ступени и при необходимости включения второй ступени, что обеспечивает увеличение производительности и снижение энергозатрат.
Жидкостнокольцевые вакуум-насосы (ЖВН) применяют в химической, фармацевтической, текстильной, металлургической, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве и машиностроении.
Насосы этой группы отличаются простотой конструкции, низким уровнем шума. Протекание процесса сжатия в них сопровождается интенсивным теплообменом, что позволяет применять их для откачки полемизирующих газов с высоким влагосодержанием, капельную жидкость и даже твердые инородные включения.
Жидкостнокольцевые вакуум-насосы, работающие при давлениях ниже 10 КПа, востребованы в производстве строительных материалов (кирпича), алюминия, компакт-дисков, красок,
бумаги, макаронов, пластмасс, листового стекла, мыла и растительных масел. Отмеченные давления достигаются использованием двухступенчатых вакуум-насосов при этом первый этап - создание низкого вакуума используется в основном первая ступень, а вторая работает вхолостую, что требует энергозатрат [1,2].
Так как эффективная мощность двухступенчатого вакуум-насоса N на валу насоса складывается из мощности сжатия затрачиваемой на сжатие парогазовой смеси в первой и второй ступенях; мощности КГ1, затрачиваемой на перемещение жидкостного кольца в первой и второй ступенях, и мощности Ктр1, затрачиваемой на преодоления трения в сальниках и подшипниках, т.е.
N6 = + >1сж2 + >1Г1 + >1Г2 + + N^,2 .
