环保型石硫合剂熬制锅的设计
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环保型石硫合剂熬制锅的设计说明书.doc
环保型石硫合剂熬制锅装配图.DWG
细杆拧刀.DWG
装配体盖和安全阀.DWG
锅体.DWG
前 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。
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：环保型；熬制锅；石硫合剂
目 录
1绪论 1
1.1课题研究的意义 1
1.2国内外石硫合剂熬制锅发展的状况 1
1.3国内外石硫合剂熬制锅存在的问题 2
1.4研究的内容和方法 3
1.5预期目标 3
1.6重点研究的关键问题及解决思路 3
1.7工作条件及解决方法 3
2环保型石硫合剂熬制锅总体设计 4
2.1熬制的典型方法及熬制锅方案的选择 4
2.2环保型石硫合剂熬制锅的结构 4
2.3环保型石硫合剂熬制锅的原理 6
3环保型石硫合剂熬制锅结构设计 7
3.1锅体机构 7
3.2温度压力的计算 7
3.3固定架的设计说明 8
4搅拌装置的设计 8
4.1搅拌机构的工作原理 8
4.2螺旋转刀的工作分析 10
5熬制装置的设计与选用 12
5.1锅体系统及选取分析 12
5.2波美度石硫合剂的生产率 12
总 结 13
致 谢 14
参考文献 15
1绪论
1.1课题研究的意义
新型石硫合剂熬制锅设备，通过密闭熬制罐并安装回流装置，使石硫合剂熬制时间缩短、反应产物增多、并减少了废气、毒气排放，设备简单，能用于民间大众生产使用。由于在一定的压力条件下，反应速度加快，有传统方法加热沸腾反应40分钟降至15-20分钟分钟，节省了时间[1]。
反应时产生的硫化氢有毒气体、水蒸气等通过冷凝回流装置重新进入反应罐中进行反复反应，减少了加水程序，增加了反应产物，降低了有毒气体对熬制人员的毒害和大气的污染；由于反应罐盖安装有安全阀、温度压力表及压力阀，熬制安全可靠；设备简单，方法成熟，能用于民间使用。
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。效果十分显著，实践中也取得了极大的社会效益。
1.2石硫合剂熬制锅发展状况
1.2.1石硫合剂熬制锅发展现状
石硫合剂是清园常用药剂，用生石灰和硫磺粉为原料加水熬制而成，颜色为红褐色透明液体，有强烈臭鸡蛋味，防治多种果树的害螨和介壳虫幼、若虫，也可防治炭疽病、白粉病、锈病、黑斑病等病害。石硫合剂对果树主要起保护作用，在发病前或发病初期施用效果才好，主要用于清园。近些年果树病虫害发生较重，很重要的一点就是许多果农清园工作做得不好，为了省事，不用自制石硫合剂，其它药剂铲除效果又不太理想，使越冬病虫基数加大，给后来的防治工作带来了难度。石硫合剂是无机农药,具有药效长、成本低,既杀虫又杀菌,其中所含的硫和钙还是作物所需营养元素,对环境无污染等优点，是果园春季清除越冬病、虫源的最佳选择。
石硫合剂有强碱性、腐蚀性，其有效成分是多硫化钙CaS.Sx。石硫合剂具有强烈的臭鸡蛋气味性质不稳定易被空气中的氧气、二氧化碳分解。一般来说石硫合剂不耐长期贮存。在生产中常随熬随用[2]。
1.2.2国内石硫合剂熬制锅发展现状
长期以来，人们在石硫合剂熬制工艺及理论研究方面进行了大量探索。熬制石硫合剂时对生石灰和硫磺的放入顺序及时间的改变，先放硫磺等水沸腾后在放入生石灰，缩短了熬制时间；对石硫合剂熬制锅灶的设计，两个锅连在一起，一上一下，下锅熬石硫合剂，上锅利用余热作为温水的锅，充分利用了热能；对熬制过程中火候的控制，保持锅内温度均衡适宜，防治硫磺蒸发，可减轻污染，且省工、省力、省燃料；采用亚硫酸钠测定石硫合剂含量的方法，并得出最优测试条件;利用蒸压锅制备45%结晶石硫合剂的生产工艺研究。在现有的研究中并没有人生产专门的石硫合剂熬制设备，且针对该设备进行专门的系统研究，并形成农民可以方便使用的设备，因而对于小型的果园，农民大多还是采用敞开式的大锅进行熬制，不仅造成原材料浪费，还对环境造成了污染。
针对以上问题，设计组人员设计了一种高压条件下熬制石硫合剂的装置，该装置主要包括压力反应锅、冷凝回流装置、压力阀、安全阀、温压计、搅拌装置，由压力反应锅底部安装的电磁炉或煤气灶来提供热源。并利用该装置进行大量试验。通过设置具体压力梯度、生石灰和硫磺的比例、熬制时间的单因素及正交实验结果分析，探究高压条件、加装搅拌装置、加装回流装置对熬制石硫合剂的有利性，对石硫合剂熬制工艺进行优化，以获得该装置最佳熬制工艺，为快速，简便，高效熬制石硫合剂提供理论依据[3]。
1.3国内外石硫合剂熬制锅存在的问题
我国石硫合剂熬制锅起步较晚发展缓慢，和发达国家相比只能望其项背，目前市场上流行的一些机具中，存在如下问题，因此，难以大范围推广应用
(1)污染过重。民间用锅熬制石硫合剂时，采用露天大锅熬制，当熬制到一定程度时，废气、毒气没有经过任何净化作用而直接排到大气中，对人，对环境都有一定的影响。
(2)损失率高。因为设计时参数选择不合理，造成熬制过程不完全现象比较严重，熬制时间难以把握，易出现熬过现象，多硫化钙产出率低，熬制的石硫合剂浓度忽高忽低。
(3)耗时长而效率不稳。熬制时间难以把握，从而熬制的石硫合剂浓度过高或者过低，则会导致出现药害或无效等。
(4)成本高。工业化生产的石硫合剂由于运输、管理等原因，应用成本是农民自己熬制的3-4倍；工业化产品保质期短，到农民手中质量不能保证；果园春季使用浓度较大，使用成本非常高，且不经济实用。
(5)锅体性能不稳定，适应性不高。当锅内放入的原料过高时，由于达到一定温度时，药液会翻滚而发生向外溅射，容易造成对人以及周边的环境造成伤害及污染。
从而国内能够完成熬制、省时、无污染功能的环保型石硫合剂熬制设备由于经济性，技术性等原因，还未在全国范围内推广使用。
国外石硫合剂熬制锅的发展历史已经有上百年了，其特点主要是能够根据用户的不同需求，在熬制锅上配备多种工作装置。国外石硫合剂熬制锅的用途比较广范，且以简单、高效的环保型石硫合剂熬制锅为主的熬制锅抢占着全球很大市场[4]。
总 结
此次设计的任务是完成环保型石硫合剂熬制锅的设计。这是我们在大学期间所进行的一次非常全面的设计，为自己在大学四年所学习知识的全面总结和巩固，使我们初步了解和掌握做设计的基本步骤、基本方法，通过本环节把我们在大学期间所学课程中所获得的理论知识在设计实践中加以综合运用，把大学四年来所学的知识贯穿起来，使理论知识和生产实践密切的结合起来，为我将来的实际工作打下了坚实的基础。
(1)确定了环保型石硫合剂熬制锅的总体参数。通过系统分析国内外熬制锅的发展和熬制机理及过程的研究现状，通过查找资料，参考文献以及网上搜集资料等确定了熬制锅为密封式熬制锅。分析挖熬制锅中搅拌装置的转速，通过计算得到马达的旋转速度、压力温度的条件、锅体的容量以及其他相关参数，进而对整体熬制过程进行设计计算。
(2)通过设计机组的三维概念模型，清楚地了解石硫合剂熬制锅的工作原理，并在石硫合剂熬制锅整体设计方案上对主要部件进行了设计，并用solidworks完成了零件的基本造型和装配。
(3)文中涉及搅拌装置，摇杆转刀，温度压力的计算等物理方面的知识，通过本次设计发现对很多知识的掌握不足，需加强对专业知识的学习。
致 谢
毕业在即，四年的大学生活已接近尾声，经过三个多月的努力，在李平老师的悉心指导下，设计任务基本完成了。在撰写论文期间，我要衷心的感谢我的指导老师，从设计的选题、实施到撰写、修改和定稿，李老师均倾注了大量的心血。导师的悉心指导、热忱鼓励不仅使我树立了深远的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处事的道理。还有，导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力将使我终生受益。同时我还要感谢大学期间各位任课老师在学习上给予我的指导和帮助，感谢他们四年来的辛勤栽培，他们的关怀和熏陶让我在这四年里收获颇丰。最后，也感谢和我一起学习的同窗朋友，他们给了我无数的关心和鼓励，也让我的大学 生活充满了温暖和欢乐，感谢他们的陪伴与帮助，愿我们以后的人生都可以充实、多彩与快乐。
参考文献
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