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XX大学毕业论文（设计）中期检查记录表2016年4月18日学生姓名 班级 课题名称 环保型石硫合剂熬制锅的设计课题完成进度（学生自述）第1周第2周 通过查找文献资料，了解石硫合剂的方法及国内外现状。第3周第5周 设计石硫合剂熬制锅的总体方案。第6周第9周 对石硫合剂熬制锅的结构进行具体设计。存在的问题及整改措施（学生自述）(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。 所以由露天反应锅改造为封闭式冷凝回流反应罐，提高了反应效率和环保性，并减少了补充水的加入。 通过压力阀的调节，反应体系在一定的压力下进行，提高了反应速率。指导教师意见（课题进展情况、优缺点、整改措施等）指导教师签名 年 月 日学院意见负责人签名 年 月 日XX大学毕业论文（设计）任务书学院机械电气化工程学院班级 学生姓名 学号 课题名称环保型石硫合剂熬制锅的设计起止时间2015年10月15日 2016 年5月 28日（共 14 周）指导教师 职称 课题内容 本实用新型熬制锅是一种在高温、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、温压计、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，当锅内汽压达到一定大小时，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。在压力反应锅底部安装着电磁炉或煤气灶提供热源。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。拟定工作进度（以周为单位）第1周第2周 通过查找文献资料，了解石硫合剂的方法国内外现状。第2周第5周 设计石硫合剂熬制锅的总体方案。第6周第9周 对石硫合剂熬制锅的结构进行具体设计。第10周第12周 撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。第13周第14周 整理资料准备答辩。主要参考文献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,1999(8):1.4 王启斌.石硫合剂的熬制及施用J.安徽农业,2004(4):20.5 刘仁道.石硫合剂配方比较试验J.中国南方果树,2006(6):17-18.6 闫世才,穆晓琴.晶体石硫合剂生产工艺研究J.应用化工,2001(3):41-42.7 李道德,乔宝营,黄海帆.熬制石硫合剂的改进J.果农之友,2012,(4):37-37.8 张 箭,郁能文.石硫合剂(LSSS)法浸金的研究J.黄金,1996,17(12):32-35.任务下达人（签字） 年 月 日任务接受人意见任务接受人签名 年 月 日注：1、此任务书由指导教师填写，任务下达人为指导教师。2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。3、此任务书一式三份，一份留学院存档，一份学生本人留存，一份指导教师留存。环保型石硫合剂熬制锅的设计(1. 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：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： （4-4） 式中转刀旋转打击物料后的圆周线速度(m/s) 转刀旋转打击物料前的圆周线速度(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： （4-5） 由上式可知， （4-6）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)综上所述， 但是，只是转刀的旋转打击质量。实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） 式中转刀旋转中心到悬挂点的距离(m) 转刀质心到悬挂点的距离 (m)3.6 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,1999(8):1.4 王启斌.石硫合剂的熬制及施用J.安徽农业,2004(4):20.5 刘仁道.石硫合剂配方比较试验J.中国南方果树,2006(6):17-18.6 丁耀民,朱良忠等.新型硫制剂代替化学农药防治红蜘蛛试验J.园林科技通讯,1990(21):62-64.7 闫世才,穆晓琴.晶体石硫合剂生产工艺研究J.应用化工,2001(3):41-42.XX大学毕业论文（设计）开题报告课题名称 环保型石硫合剂熬制锅的设计学生姓名 学 号 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 指导教师 起止时间 2015.10.15- 2016.5.28 机械电气化工程学院教务办制填 表 说 明一、学生撰写开题报告应包含的内容：1、本课题来源及研究的目的和意义；2、本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析；3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析；4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路；5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法；6、完成本课题的工作方案及进度计划；7、主要参考文献（不少于7篇）。二、本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在接到“毕业论文（设计）任务书”的两周内独立撰写完成，并交指导教师审阅。三、开题报告要求手写体，字数在3000字以上，由学生在本报告册内填写，页面不够可自行添加A4纸张。四、每个毕业论文（设计）课题须提交开题报告一式三份，一份学生本人留存，一份指导教师存阅，一份学生所在学院存档，备检备查。一 本题来源及研究的目的和意义1.1 课题的来源：自选题1.2 研究的目的和意义 本设计新型石硫合剂熬制设备，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，节省了时间；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。二 课题所涉及的问题在国内外现状及分析2.1 国内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。石硫合剂具有强碱性、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。 2.2 工作过程 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 安全阀 2 压力阀 3 压力温度计 4 温度计感应软管5 螺栓 6 提栓 7 压力锅体 8冷凝回流装置9 冷凝罐 10 冷却水三、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析3.1使用石硫合剂的注意事项 石硫合剂是一种无机硫类农药，对果树主要起保护作用，呈强碱性，遇空气易氧化分解，在配置和使用时应注意以下事项：石硫合剂易与空气和水反应而失效，要随配随用，配置石硫合剂的水温应低于30，热水会降低效力。掌握好使用时机。落叶树在：休眠期和早春萌芽前，是使用石硫合剂的最佳时期。常绿树：在采摘后和开花前使用效果最好。在发生红蜘蛛的苹果园中，当叶片受害已很严重时，不宜再喷石硫合剂，以免引起叶片加速干枯，脱落。石硫合剂呈强碱性，不可与有机磷、波尔多液、机油乳剂、松脂合剂、其他铜制剂等忌碱农药混用，否则会发生药害或降低药效（甚至失效）。与波尔多液前后间隔使用时，必须有充足的间隔期。一般喷洒波尔多液后间隔1530天再喷洒石硫合剂，或喷洒石硫合剂后，间隔1530天喷洒波尔多液;如需喷施其他农药要间隔15-20天。有的树木对硫磺及硫化物比较敏感，盲目使用易产生药害，应先试验或遵守当地农业技术部门指导使用。如桃、李、梅、梨、葡萄等果树，及梅花等蔷薇科植物和紫荆、合欢等豆科植物不宜使用。尤其在生长季、开花时应慎用。可采用降低浓度或在休眠期用药以免产生药害。使用浓度要根据气候条件及防治对象来确定，并要根据天气情况灵活掌握使用。气温高，药效好，浓度过大或温度过高易产生药害。因此天气高温干旱时使用浓度要低，稀释倍数应加大至1000倍以上。气温高于或低于时，不得在果树上喷施。一般情况下，石硫合剂的使用浓度，在落叶果树休眠期为35波美度.在喷洒石硫合剂后，出现高温干旱天气，应浇灌一次水，以避免药害，防止出现黄叶、落叶、烧叶现象。使用前要充分搅匀，长期连续使用易产生药害，应当与其他农药交替使用。因该品对人的眼睛、鼻粘膜、皮肤有刺激和腐蚀性，配药及施药时应穿戴保护性衣服，喷药后应清洗全身。清洗喷雾器时，勿让废水污染水源。药液溅到皮肤上，可用大量清水冲洗，以防皮肤灼伤。施用石硫合剂后的喷雾器，必须充分洗涤，以免腐蚀损坏。四 本课题需要重点研究的关键的问题及解决的思路4.1 本课题需要研究的重点问题 1.本设计是一种新型石硫合剂熬制设备，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。4.2 本课题需要研究的难点问题解决的思路2.由露天反应锅改造为封闭式冷凝回流反应罐，提高了反应效率和环保性，并减少了补充水的加入。 3.通过压力阀的调节，反应体系在一定的压力下进行，提高了反应速率。五 完成本课题需要的工作条件及解决的办法1.由露天反应锅改造为封闭式冷凝回流反应罐，提高了反应效率和环保性，并减少了补充水的加入。2.通过压力阀的调节，反应体系在一定的压力下进行，提高了反应速率。六 工作方案及进度计划工作方案，进度计划：第1周第2周 通过查找文献资料，了解石硫合剂的方法及国内外现状。第3周第5周 设计石硫合剂熬制锅的总体方案。第6周第9周 对石硫合剂熬制锅的结构进行具体设计。第10周第12周 撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。第13周第14周 整理资料准备答辩。七 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,1999(8):1.4 王启斌.石硫合剂的熬制及施用J.安徽农业,2004(4):20.5 刘仁道.石硫合剂配方比较试验J.中国南方果树,2006(6):17-18.6 丁耀民,朱良忠等.新型硫制剂代替化学农药防治红蜘蛛试验J.园林科技通讯,1990(21):62-64.7 闫世才,穆晓琴.晶体石硫合剂生产工艺研究J.应用化工,2001(3):41-42.8 李道德,乔宝营,黄海帆.熬制石硫合剂的改进J.果农之友,2012,(4):37-37.9 张 箭,郁能文.石硫合剂(LSSS)法浸金的研究J.黄金,1996,17(12):32-35.10 周 军,兰新哲,张秋利.非氰浸金(LSSS)在大气中稳定性研究J.有色金属冶炼部分,2008(3):31-35.学生签名 年 月 日指导教师审阅意见指导教师签名 年 月 日 16 届毕业设计环保型石硫合剂熬制锅的设计 学生姓名 学 号 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 指导老师 日 期 2016.05 机械电气化工程学院制前 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11.1课题研究的意义11.2国内外石硫合剂熬制锅发展的状况11.3国内外石硫合剂熬制锅存在的问题21.4研究的内容和方法31.5预期目标31.6重点研究的关键问题及解决思路31.7工作条件及解决方法32环保型石硫合剂熬制锅总体设计42.1熬制的典型方法及熬制锅方案的选择42.2环保型石硫合剂熬制锅的结构42.3环保型石硫合剂熬制锅的原理63环保型石硫合剂熬制锅结构设计73.1锅体机构73.2温度压力的计算73.3固定架的设计说明84搅拌装置的设计84.1搅拌机构的工作原理84.2螺旋转刀的工作分析105熬制装置的设计与选用125.1锅体系统及选取分析125.2波美度石硫合剂的生产率12总 结13致 谢14参考文献15 毕业设计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。1.4研究的内容和方法根据我国石硫合剂熬制锅的发展现状和存在问题以及石硫合剂熬制锅的发展要求，设计普遍式环保型石硫合剂熬制锅。环保型石硫合剂熬制锅主要由动力输入装置、传动装置、冷凝回流装置、搅拌装置、锅体熬制装置组成。其中，动力装置是通过马达作用在连接锅盖上的细杆拧刀上，只需把石硫合剂原料送入锅体熬制装置并不断转动细杆拧刀便可实现石硫合剂熬制工作。先确定我国已有熬制石硫合剂的类型，根据已有熬制石硫合剂锅的原理及结构设计新型的环保型石硫合剂熬制锅，使熬制锅能满足家庭及小型企业生产的要求5，也就是环保型石硫合剂熬制锅要能工作稳定，保证无污染，效率高，不浪费原料而循环再利用，效果好等优点。1.5预期目标（1）石硫合剂熬制锅操作方便，结构简单，通用性好，噪音小，使用寿命长。（2）被熬制的石硫合剂时间缩短，反应物增多，并减少了废气排放，可循环使用。（3）可以在室内、工作台或地面上作业，简单灵活，反应效率高，人工劳动量少，同时动力上要消耗少。（4）制造价格便宜，容易普及，能满足家庭使用的要求。1.6重点研究的关键问题及解决思路由露天反应锅改造为封闭式冷凝回流反应罐，提高了反应效率和环保性，并减少了补充水的加入。 通过压力阀的调节，反应体系在一定的压力下进行，提高了反应速率。（1）选择合适动力传递方式，设计工作装置和传动装置。（2）运用Auto CAD软件，绘制二维零件图和装配图。（3）利用有限元分析和Solidworks进行虚拟样机设计6，完成整机各零部件的三维建模。1.7工作条件及解决方法塔里木大学位于南疆中心位置，校内有实习工厂、土槽实验室、农业工程重点实验室等，设计条件较好，为项目开展提供了场地和基本条件。校内拥有优良的硬件环境，机械电气化工程学院拥有先进的实验设备和机械加工制造设备，并且师资力量雄厚，完全可以满足环保型石硫合剂熬制锅的工作条件。2环保型石硫合剂熬制锅总体设计2.1熬制的典型方法及熬制锅方案的选择2.1.1熬制的几种典型方法目前所使用的绝大部分方法都是采用民间熬制方法。常见的民间熬制方法如下：老方法：是先将石灰水烧开，然后加硫磺粉，再连续熬制1小时即成。从配料、烧火到最后熬好要花23个小时，而且质量不易控制。新方法：先将2公斤硫磺粉用热水调成糊状，然后和10公斤水一起倒入锅内，边搅拌边加热，至锅中浆液开始沸腾，再把1-1.5公斤生石灰倒入。必须注意的是，一定要采用生石灰块（因为粉状石灰已回潮，化学成分变成氢氧化钙和碳酸钙，熬出的成品呈黄绿色，药效很低），并且生石灰块不要一次倒入，以免药液剧烈沸腾溅到锅外。随着石灰不断加入，石灰、硫磺和水产生剧烈的化学反应，生成多硫化钙，药液也逐渐变成红褐色。再用中火熬10分钟，边熬边搅拌边加水，以补充蒸发掉的水量。待药液表面有一层薄冰似的红褐色透明晶体析出，即表明药液熬制好。也可用棍子蘸点药液滴入冷水中，药液能迅速散开即表明反应已经结束。熬制时间过长反而会影响药液质量7。整个过程仅需20分钟左右，比老方法节省了一半多时间。2.1.2熬制锅方案的选择为了实现预定功能提出两个方案可供选用：方案一：采用露天式大锅进行熬制，其结构简单，但是环保性能差，污染严重，浪费原料。方案二：采用环保型石硫合剂熬制锅，其结构简单，操作容易上手，环保性能好，无污染，节省原料，产物高，反应速率快，可以循环利用，极大缩短了时间。经过方案的比较及选择，在设计要求内方案二能够满足设计的要求条件，方案二比方案一性价比高，且更加经济、实用。所以选择方案二的环保型石硫合剂熬制锅。2.2环保型石硫合剂熬制锅的结构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8。 图2-1 环保型石硫合剂熬制锅装置图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.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.摇杆螺丝图2-2 环保型石硫合剂熬制锅的整体结构示意图2.3环保型石硫合剂熬制锅熬制的原理石硫合剂是由生石灰，硫磺和水熬制而成的，配制比例为1kg优质生石灰，1.72.0kg细致硫磺粉，1015kg水。原料对药液的影响很大，生石灰要选择洁白，质轻，块状的，已经风化的石灰不能使用,时间对药效影响也很大，时间短了，反应不完全，造成原料浪费，时间过长，生成的多硫化钙又会氧化分解。石硫合剂的主要成分是多硫化钙和硫代硫酸钙，生石灰先和水生成氢氧化钙，然后氢氧化钙再和硫磺在水的作用下反应生成多硫化钙，其生成式如下:3Ca(OH)2+（2X+1）S2CaSx+ +3H2OCaSO3+SCaS2O3作为杀菌剂，石硫合剂喷洒在植物表面上，其有效成分多硫化钙通过水解，氧化，并与二氧化碳反应形成极微小的元素硫颗粒和硫化氢气体起杀菌作用，硫化氢是强烈的神经毒素，对粘膜有强烈刺激作用。它能溶于水，0时1摩尔水能溶解2.6摩尔左右的硫化氢。其机理如下：CaS.Sx+2H2O Ca(OH)2+H2S+XS2CaS.Sx+3O22CaS2O3+2(X-1)SCaS2O3CaSO3+SCaS.Sx+CO2+H2OCaCO3+H2S+XS此外，石硫合剂呈碱性，渗透性强，有侵蚀昆虫表皮蜡质层的作用，对红蜘蛛，介壳虫及其卵有较强的杀伤力，是早春预防和秋天清园的必备杀虫剂。熬好的石硫合剂，从锅中从锅中取出放在缸内冷却，并用波美比重计测量度数，表示为波美度（以Be表示），一般可达25-30波美度。在缸内澄清3天后吸取清液，装入缸或罐内密封备用，应用时按石硫合剂稀释方法来对水使用。稀释方法一：（重量法） 原液需要量（千克）=所需稀释浓度/原液浓度x所需稀释液量。稀释方法二：（稀释倍数法） 稀释倍数=原液浓度/需要浓度-1即取一份（重量）的石硫合剂原液9，加N倍的重量水混合均匀即成Y波美度的药液。3环保型石硫合剂熬制锅结构设计3.1锅体机构 锅体的设计主要考虑其材料特性，锅体采用耐酸耐热的奥氏型不锈钢制造，并配有压力温度计和安全阀，外形美观，安装容易，操作方便，安全可靠。锅体整体采用圆柱型带盖锅体，除材料外，其锅盖本身除以上部件外，还有专门的紧固栓旋钮，搅拌装置，提栓，把手，出气阀孔。锅体的大小可根据用料的多少来设计，都可以固定在固定架上来进行调整10。 图3-1 锅盖示意图 图3-2 锅体示意图3.2温度压力的计算 某一定质量的气体在体积不变的情况下，压强随温度的变化规律得到如下数据：表3-1 任选十次压强随温度的变化测量实验次数12345678910气体的温度（t/）0255075100125150175200225气体的压强（p/103Pa)100110120130140150160170180190由表3-1可得公式如下：锅内平均压强：当高压锅的限压阀的质量为100.8 g，排气孔的面积为7mm 时(g取10N/kg；外界大气压强为1 标准大气压，计算时取1105Pa)锅内最大压强为：p=p0+mgS=1105Pa+(0.1008kg10N/kg)/710-6m2=2.44105Pa设锅内压强每增加3.6103Pa，水的沸点就相应的增加1，则锅内的最高温度可达多高?锅增加压强为 p=p-p0=1.44105Pa水的沸点增高 t=(1.441053.6103Pa)=40所以，锅内温度最高可达：t=100+40=1403.3固定架的设计说明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11。固定架由角铁焊接而成。4搅拌装置的设计4.1搅拌机构的工作原理图4-1搅拌装置示意图图4-2 直线电机结构示意图电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。三相交流异步电动机转子转动的原理:当磁极沿顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力F，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩12，转子就转动起来。电机转速与频率的公式 （4-1）上式中n电机的转速（转/分）；60每分钟（秒）；f电源频率（赫兹）；p电机旋转磁场的极对数。我国规定标准电源频率为f=50周/秒，所以旋转磁场的转速的大小只与磁极对数有关。磁极对数多，旋转磁场的转速成就低。极对数P=1时，旋转磁场的转速n=3000；极对数P=2时，旋转磁场的转速n=1500；极对数P=3时，旋转磁场的转速n=1000；极对数P=4时，旋转磁场的转速n=750；极对数P=5时，旋转磁场的转速n=600（实际上，由于转差率的存在，电机.实际转速略低于旋转磁场的转速）在变频调速系统中，根据公式n=60f/p可知：改变频率f就可改变转速降低频率f，转速就变小：即 60 f / p = n增加频率f，转速就加大： 即 60 f / p = n额定功率与转速的公式 （4-2）T 是转矩，单位P是输出功率，单位是KWN是电机转速，单位是用近似值进行估算，达到生产要求所需的功率，考虑到电动机效率及意外情况，取电动机功率为。4.2螺旋转刀的工作分析图4-3螺旋转刀示意图 图4-4螺旋图示意图 图4-5螺旋展开示意图螺旋叶片的下料尺寸做直角三角形ABC，其中AB等于螺旋节的导程S,BC等于D,BD等于d,斜边b,a分别为螺旋内外缘线的实长。a2= (D)2+S2 a-螺旋外缘展开长, D-螺旋外圆直径b2=(d)2+H2 b-螺旋内缘展开长 d-螺旋内圆直径c=(D-d)/2 c-螺旋节宽度 （4-3） 为了使保证叶片外观及尺寸精度，如果用火焰切割下料，在割完内外圆后应先在车床上加工R及r，然后割缺口13。 螺旋叶片冷压成形工艺的关键是模具设计，模具结构不但要满足最终成形工件的精度要求，而且要使展开料能顺利滑入模具型腔，确保展开料轴向拉长、径向缩小变形过程的顺利进行，不致于发生卡死和折弯现象，这是确保工件最终成形的前提，也是模具设计的关键。模具结构特点和工作原理如下： 上下模分别用四个螺栓固定在油压机的上工作台和下工作台上，其中上工作台上下动作来实现叶片成形，上模中间为空心，下模中间为芯轴。工作是展开料放在下模上，油压机向下移动，首先接触到展开料切口的左缘，继续下行，迫使展开料从切口边缘开始向下产生轴向拉长，内外径缩小变形，并逐渐进入上下模工作腔，下下模合模完成最终成形14。5熬制锅装置的设计与选用5.1锅体系统系统及选取分析 影响锅体熬制质量的因素很多，首先是锅体的材料选取，然后是石硫合剂原料的选取，配比，兑水量，温度控制，以及时间的把握。锅体的材料具有抗高温，高压，耐腐蚀，不易磨损。为了提高其浪费原料少，省时，省力，得到的溶液质量高，所以按照标准比例是：生石灰、硫磺、加水煮成对应比例为1:2:10。即生石灰1千克，硫磺2千克，水10千克，并用大火（100）熬煮40-60分钟即可15。5.2波美度石硫合剂的生产率选取1千克硫磺，0.5千克生石灰，5千克水。先将水烧至8成开，