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内容简介：

环保型石硫合剂熬制锅的设计学生：闫旭东 指导老师：李平(1.塔里木大学机械电气化工程学院， 新疆 阿拉尔 843300）摘要：摘要：本次设计的是设计一种新型的石硫合剂熬制锅，这种锅不仅解决民间传统开放式熬制石硫合剂的缺点，同时可以降低工业成品高昂的费用以及保质期短，保护环境防污染，易失效的弊端，使得农户能以最低的成本获得高品质的石硫合剂。既节约了时间，又使反应产物不排泄到外面从而继续回到反应罐里反应，实现了废气循环使用，设备简单，安全可靠，使本方案有了初步的设计应用价值。关键词：关键词：环保型；熬制锅；石硫合剂 0 引言环保型石硫合剂熬制锅是石硫合剂熬制不可或缺的设备。近年来，随着经济、技术的不断发展，石硫合剂的环保与利用价值也陆续被发掘。试验研究表明，石硫合剂的环保价值非常可观，并且节省原料，部分地区的供需矛盾也日益突出。因此开发石硫合剂熬制锅的销售市场显得尤为重要和迫切，而且其发展前景十分广阔。 民间熬制石硫合剂是用瓦锅或生铁锅（不能用铜锅或铝锅否则易腐蚀损坏） 。首先将生石灰，硫磺粉和水按比例称好备用。把称好的生石灰放入锅内用户少量水化开调成糊状，再用少量水配成石灰乳。去除杂质后兑入足量水即 1 份石灰兑 10-15 份水加热煮沸，将 1.7 份硫磺粉用少量水调成糊状，慢慢加入石灰乳中搅拌均匀后，猛火熬煮。熬制过程中添加热水来补充水分，沸腾约 40 分钟左右待药液呈红褐色，渣子变黄绿色时停火冷却后，用纱窗布滤出渣子即为石硫合剂原液。民间用这种熬制锅石硫合剂，不仅耗时，而且熬制过程中会产生大量的有毒气体，易导致工作人员中毒和大气污染；熬制时间难以把握，易出现熬过现象，多硫化钙产出率低下；熬制的石硫合剂浓度不稳定等诸多缺点。工业化熬制生产的石硫合剂由于运输，管理等原因，使用成本是农民自己熬制的 3-4 倍，同时，该产品保质期较短，到农民手中质量不能保证。所以说设计一种由露天反应锅改变成密封式环保型熬制锅，通过加装冷凝回流装置，搅拌装置等，使其能加快反应速率，防治废气排放，做到降低成本，循环利用资源。1 总体设计思路环保型石硫合剂熬制锅的工作部分是在一定温度压下，通过搅拌装置搅拌均匀，然后经过冷凝回流装置再返回到反应锅内继续参加反应，使废气不仅不能外排，而且能回到国内继续充当反应物的角色继续反应，经过一定的时间熬制完毕后，即可打开锅盖使用。1.1 设计原理本实用新型设计是一种高压条件下熬制石硫合剂设备，包括压力反应罐、冷凝回流装置、压力阀、安全阀、压力温度计、加热系统。压力反应罐盖有三个小孔，其中最离罐盖沿近的的小孔为压力阀，压力阀中有一钢铁芯，通过钢铁芯重量调节反应压力，当锅内气压达到一定大小时，锅内蒸汽就会顶起排放反应废气至冷凝回流装置，经过冷却后回流至反应罐。罐盖中间一小孔是温度压力表，用于指示反应体系的温度和压强。锅盖上还有一安全阀排汽小孔，起到安全保护作用以及把手、搅拌装置等。在压力反应锅底部安装着电磁炉或煤气灶提供热源。1.2 设计总体结构环保型石硫合剂熬制锅的总体结构示意图，如图 1 所示。该熬制锅是通过保持一种一定压力条件下熬制石硫合剂的设备，它包括了压力反应锅锅体，冷凝罐，安全阀，压力阀，压力温度计等。压力反应锅盖上有设置三个小孔，其中离锅盖沿较近的小孔是压力阀，压力阀通过连接管与冷凝管进气管紧密连接，压力阀中有一钢铁芯，用来调节反应压力。当锅内气压大于临界值时，钢铁芯被顶起来，锅体内的蒸汽沿压力阀连接管进入冷凝罐中的冷凝管中，通过冷凝罐进水口注入自来水使冷凝管中蒸汽冷却成液体，在压力和重力作用下通过锅体上的回流管再次回流至反应锅，继续参加反应；当锅内气压小于临界值时，钢铁芯回到原位，堵死气孔。锅盖中间一小孔接温度压力机，温度压力计用来指示反应体系的压力和温度状况。锅盖上还有一安全阀，起到安全保护作用。石硫合剂熬制完毕后，拧开连接管与冷凝管进气管的连接螺栓，松掉紧固栓，便可以直接打开锅盖。图 1 环保型石硫合剂熬制锅的总体结构示意图1 固定三角铁 2 锅体 3 旋钮 4 细杆螺纹 5 下管 6 把手 7 安全阀帽 8 压力温度计 9 轴承外壳 10 摇杆 11 马达固定架 12 马达 13 螺栓杆 14 上部细管 15 小螺母 16 冷凝回流装置 17 下部细管 18 锅盖 19 三角铁固定架 20 转刀 21 摇杆螺丝2 关键部件的设计2.1 冷凝回流装置的设计冷凝回流装置的作用主要是通过外管外的自来水冷却管中的水蒸气，使其液化成水滴并且在压力和重力的作用下继续回流至反应锅中参加反应，它是由锅盖上通过压力阀的连接管与冷凝罐中的上部冷凝管相连接，下部细管则是回流液体继续到锅体中参加反应。2.2 锅体的设计反应锅的作用是在一定压力温度下进行熬制石硫合剂的反应锅。反应锅是由锅盖和锅体两大部分组成。锅盖上是由安全阀、压力阀、压力温度计、搅拌装置、把手、紧固旋钮等组成。其中，安全阀是起到安全保护的作用，压力阀是锅内气压大于临界值时，用来出气的阀，压力温度计是用来测量锅内反应体系的压力和温度，搅拌装置是用来搅拌锅内混合物，使其能够更加均匀、充分地反应，从而提高效率，缩短反应时间。把手是用来提起锅盖，以防被烫伤，紧固旋钮是用来紧固锅盖和锅体的连接紧密程度。当石硫合剂熬制完毕后，即可松开紧固旋钮，打开与冷凝管相连接的连接管，便可直接取出所需要的反应物。2.3 搅拌装置搅拌装置是主要的工作部件。其质量、形状、和材质对熬制锅的生产能力有很大的影响。因此，根据不同的进料尺寸来选择适当的旋转拧刀质量。拧刀头是易损件，经常需要更换，为减少更换所需时间和劳动强度，转刀用高碳钢铸造或锻造，也可用高锰钢铸造。为了提高耐磨性，有的锤头表面涂上一层硬质合金，有的采用高铬铸铁。因为用摇杆螺丝铰接在摇杆上，所以正确选择转刀质量对破碎效率和能耗都有很大影响，如果转刀质量选得过小，则可能满足不了旋转次数少就将物料均匀混合的要求。若选得过大，无用功耗过大，离心力也大，对其他零件会有影响并易损坏。根据动量定理计算转刀质量时，考虑到转刀旋转破碎物料后，必然会产生速度损失，若损失过大，就会使转刀绕本身的悬挂细杆向后偏倒。降低生产率和增加无用功的消耗。为了使转刀旋转打击物料后出现偏倒，能够通过离心力作用而在下一次破碎时物料很快恢复到正确工作位置。所以，要求转刀旋转打击物料后的速度损失不宜过大。一般允许速度损失 40%到 60%（根据实践经验）即： （4-21(0.40.6)VV4） 式中转刀旋转打击物料后的圆周线速度2V(m/s) 转刀旋转打击物料前的圆周线速1V度(m/s)若转刀与物料为了弹性碰撞。且设物料碰撞之前的运动速度为 0，根据动量定理，可得： （4-122mmvmvm v5） 由上式可知， （4-12mmvvmm6）式中 m 转刀折算到旋转打击中心处的质量(kg) 最大物料块的质量(kg)mm综上所述， (0.7 1.5)mmm但是，只是转刀的旋转打击质量。实m际质量应根据旋转质量的转动顺序和转刀的转动惯量求得， （4-7） 2020mrmr式中转刀旋转中心到悬挂点的距离(m)r 转刀质心到悬挂点的距离 (m)0r3.6 固定架 固定架的作用是支撑长方体大水箱和石硫合剂熬制锅的，为熬制石硫合剂过程中提供支架，保证整个熬制石硫合剂锅与长方体大水箱有个骨架，也为环保型石硫合剂熬制锅的工作提供基础。固定架由角铁焊接而成。3 总结 旋转拧刀是石硫合剂熬制锅的关键部件。转刀的结构尺寸、转速以及熬制原料质量对石硫合剂熬制锅的熬制效率、生产能力和能量消耗都有直接影响。在设计环保型石硫合剂熬制锅时，必须综合考虑各种因素，慎重确定转刀的结构参数和工作参数。同时还要根据锅体的几何形状和质量精心设计搅拌中心到锅体容量的距离，尽量消除旋转拧刀在旋转物料时对摇杆产生的不良影响。参考文献1 范崇辉,王小芹.石硫合剂熬制方法的比较试验J.中国果树,1997(1):31-32.2 李龙山,江海清.石硫合剂的熬制与使用J.陕西林业科技,1997(4):76-77.3 刘兆斌.快速熬制石硫合剂新法J.农村新技术,199