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環(huán)保型石硫合劑熬制鍋的設(shè)計 學(xué)生 閆旭東 指導(dǎo)老師 李平 1 塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院 阿拉爾 843300 摘要 本次設(shè)計的是設(shè)計一種新型的石硫合劑熬制鍋 這種鍋不僅解決民間傳統(tǒng)開放式熬制石硫合劑的缺 點 同時可以降低工業(yè)成品高昂的費用以及保質(zhì)期短 保護環(huán)境防污染 易失效的弊端 使得農(nóng)戶能以最 低的成本獲得高品質(zhì)的石硫合劑 既節(jié)約了時間 又使反應(yīng)產(chǎn)物不排泄到外面從而繼續(xù)回到反應(yīng)罐里反應(yīng) 實現(xiàn)了廢氣循環(huán)使用 設(shè)備簡單 安全可靠 使本方案有了初步的設(shè)計應(yīng)用價值 關(guān)鍵詞 環(huán)保型 熬制鍋 石硫合劑 0 引言 環(huán)保型石硫合劑熬制鍋是石硫合劑熬制 不可或缺的設(shè)備 近年來 隨著經(jīng)濟 技術(shù) 的不斷發(fā)展 石硫合劑的環(huán)保與利用價值也 陸續(xù)被發(fā)掘 試驗研究表明 石硫合劑的環(huán) 保價值非?？捎^ 并且節(jié)省原料 部分地區(qū) 的供需矛盾也日益突出 因此開發(fā)石硫合劑 熬制鍋的銷售市場顯得尤為重要和迫切 而 且其發(fā)展前景十分廣闊 民間熬制石硫合劑是用瓦鍋或生鐵鍋 不能用銅鍋或鋁鍋否則易腐蝕損壞 首先 將生石灰 硫磺粉和水按比例稱好備用 把 稱好的生石灰放入鍋內(nèi)用戶少量水化開調(diào)成 糊狀 再用少量水配成石灰乳 去除雜質(zhì)后 兌入足量水即 1 份石灰兌 10 15 份水加熱煮 沸 將 1 7 份硫磺粉用少量水調(diào)成糊狀 慢 慢加入石灰乳中攪拌均勻后 猛火熬煮 熬 制過程中添加熱水來補充水分 沸騰約 40 分 鐘左右待藥液呈紅褐色 渣子變黃綠色時停 火冷卻后 用紗窗布濾出渣子即為石硫合劑 原液 民間用這種熬制鍋石硫合劑 不僅耗 時 而且熬制過程中會產(chǎn)生大量的有毒氣體 易導(dǎo)致工作人員中毒和大氣污染 熬制時間 難以把握 易出現(xiàn)熬過現(xiàn)象 多硫化鈣產(chǎn)出 率低下 熬制的石硫合劑濃度不穩(wěn)定等諸多 缺點 工業(yè)化熬制生產(chǎn)的石硫合劑由于運輸 管理等原因 使用成本是農(nóng)民自己熬制的 3 4 倍 同時 該產(chǎn)品保質(zhì)期較短 到農(nóng)民手 中質(zhì)量不能保證 所以說設(shè)計一種由露天反應(yīng)鍋改變成密 封式環(huán)保型熬制鍋 通過加裝冷凝回流裝置 攪拌裝置等 使其能加快反應(yīng)速率 防治廢 氣排放 做到降低成本 循環(huán)利用資源 1 總體設(shè)計思路 環(huán)保型石硫合劑熬制鍋的工作部分是在 一定溫度壓下 通過攪拌裝置攪拌均勻 然 后經(jīng)過冷凝回流裝置再返回到反應(yīng)鍋內(nèi)繼續(xù) 參加反應(yīng) 使廢氣不僅不能外排 而且能回 到國內(nèi)繼續(xù)充當(dāng)反應(yīng)物的角色繼續(xù)反應(yīng) 經(jīng) 過一定的時間熬制完畢后 即可打開鍋蓋使 用 1 1 設(shè)計原理 本實用新型設(shè)計是一種高壓條件下熬制 石硫合劑設(shè)備 包括壓力反應(yīng)罐 冷凝回流 裝置 壓力閥 安全閥 壓力溫度計 加熱 系統(tǒng) 壓力反應(yīng)罐蓋有三個小孔 其中最離 罐蓋沿近的的小孔為壓力閥 壓力閥中有一 鋼鐵芯 通過鋼鐵芯重量調(diào)節(jié)反應(yīng)壓力 當(dāng) 鍋內(nèi)氣壓達到一定大小時 鍋內(nèi)蒸汽就會頂 起排放反應(yīng)廢氣至冷凝回流裝置 經(jīng)過冷卻 后回流至反應(yīng)罐 罐蓋中間一小孔是溫度壓 力表 用于指示反應(yīng)體系的溫度和壓強 鍋 蓋上還有一安全閥排汽小孔 起到安全保護 作用以及把手 攪拌裝置等 在壓力反應(yīng)鍋 底部安裝著電磁爐或煤氣灶提供熱源 1 2 設(shè)計總體結(jié)構(gòu) 環(huán)保型石硫合劑熬制鍋的總體結(jié)構(gòu)示意 圖 如圖 1 所示 該熬制鍋是通過保持一種一定壓力條件 下熬制石硫合劑的設(shè)備 它包括了壓力反應(yīng) 鍋鍋體 冷凝罐 安全閥 壓力閥 壓力溫 度計等 壓力反應(yīng)鍋蓋上有設(shè)置三個小孔 其中離鍋蓋沿較近的小孔是壓力閥 壓力閥 通過連接管與冷凝管進氣管緊密連接 壓力 閥中有一鋼鐵芯 用來調(diào)節(jié)反應(yīng)壓力 當(dāng)鍋 內(nèi)氣壓大于臨界值時 鋼鐵芯被頂起來 鍋 體內(nèi)的蒸汽沿壓力閥連接管進入冷凝罐中的 冷凝管中 通過冷凝罐進水口注入自來水使 冷凝管中蒸汽冷卻成液體 在壓力和重力作 用下通過鍋體上的回流管再次回流至反應(yīng)鍋 繼續(xù)參加反應(yīng) 當(dāng)鍋內(nèi)氣壓小于臨界值時 鋼鐵芯回到原位 堵死氣孔 鍋蓋中間一小 孔接溫度壓力機 溫度壓力計用來指示反應(yīng) 體系的壓力和溫度狀況 鍋蓋上還有一安全 閥 起到安全保護作用 石硫合劑熬制完畢 后 擰開連接管與冷凝管進氣管的連接螺栓 松掉緊固栓 便可以直接打開鍋蓋 圖 1 環(huán)保型石硫合劑熬制鍋的總體結(jié)構(gòu)示意圖 1 固定三角鐵 2 鍋體 3 旋鈕 4 細桿螺紋 5 下管 6 把手 7 安全閥帽 8 壓力溫度計 9 軸承外殼 10 搖桿 11 馬達 固定架 12 馬達 13 螺栓桿 14 上部細管 15 小螺母 16 冷凝回流裝置 17 下部細管 18 鍋蓋 19 三角鐵固定架 20 轉(zhuǎn)刀 21 搖桿螺絲 2 關(guān)鍵部件的設(shè)計 2 1 冷凝回流裝置的設(shè)計 冷凝回流裝置的作用主要是通過外管外 的自來水冷卻管中的水蒸氣 使其液化成水 滴并且在壓力和重力的作用下繼續(xù)回流至反 應(yīng)鍋中參加反應(yīng) 它是由鍋蓋上通過壓力閥 的連接管與冷凝罐中的上部冷凝管相連接 下部細管則是回流液體繼續(xù)到鍋體中參加反 應(yīng) 2 2 鍋體的設(shè)計 反應(yīng)鍋的作用是在一定壓力溫度下進行 熬制石硫合劑的反應(yīng)鍋 反應(yīng)鍋是由鍋蓋和 鍋體兩大部分組成 鍋蓋上是由安全閥 壓 力閥 壓力溫度計 攪拌裝置 把手 緊固 旋鈕等組成 其中 安全閥是起到安全保護 的作用 壓力閥是鍋內(nèi)氣壓大于臨界值時 用來出氣的閥 壓力溫度計是用來測量鍋內(nèi) 反應(yīng)體系的壓力和溫度 攪拌裝置是用來攪 拌鍋內(nèi)混合物 使其能夠更加均勻 充分地 反應(yīng) 從而提高效率 縮短反應(yīng)時間 把手 是用來提起鍋蓋 以防被燙傷 緊固旋鈕是 用來緊固鍋蓋和鍋體的連接緊密程度 當(dāng)石 硫合劑熬制完畢后 即可松開緊固旋鈕 打 開與冷凝管相連接的連接管 便可直接取出 所需要的反應(yīng)物 2 3 攪拌裝置 攪拌裝置是主要的工作部件 其質(zhì)量 形狀 和材質(zhì)對熬制鍋的生產(chǎn)能力有很大的 影響 因此 根據(jù)不同的進料尺寸來選擇適 當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)擰刀質(zhì)量 擰刀頭是易損件 經(jīng)常 需要更換 為減少更換所需時間和勞動強度 轉(zhuǎn)刀用高碳鋼鑄造或鍛造 也可用高錳鋼鑄 造 為了提高耐磨性 有的錘頭表面涂上一 層硬質(zhì)合金 有的采用高鉻鑄鐵 因為用搖桿螺絲鉸接在搖桿上 所以正 確選擇轉(zhuǎn)刀質(zhì)量對破碎效率和能耗都有很大 影響 如果轉(zhuǎn)刀質(zhì)量選得過小 則可能滿足 不了旋轉(zhuǎn)次數(shù)少就將物料均勻混合的要求 若選得過大 無用功耗過大 離心力也大 對其他零件會有影響并易損壞 根據(jù)動量定理計算轉(zhuǎn)刀質(zhì)量時 考慮到 轉(zhuǎn)刀旋轉(zhuǎn)破碎物料后 必然會產(chǎn)生速度損失 若損失過大 就會使轉(zhuǎn)刀繞本身的懸掛細桿 向后偏倒 降低生產(chǎn)率和增加無用功的消耗 為了使轉(zhuǎn)刀旋轉(zhuǎn)打擊物料后出現(xiàn)偏倒 能夠 通過離心力作用而在下一次破碎時物料很快 恢復(fù)到正確工作位置 所以 要求轉(zhuǎn)刀旋轉(zhuǎn) 打擊物料后的速度損失不宜過大 一般允許 速度損失 40 到 60 根據(jù)實踐經(jīng)驗 即 4 21 0 46 V 4 式中 轉(zhuǎn)刀旋轉(zhuǎn)打擊物料后的圓周線速度2 m s 轉(zhuǎn)刀旋轉(zhuǎn)打擊物料前的圓周線速1V 度 m s 若轉(zhuǎn)刀與物料為了彈性碰撞 且設(shè)物料 碰撞之前的運動速度為 0 根據(jù)動量定理 可得 4 12mvv 5 由上式可知 4 12mv 6 式中 m 轉(zhuǎn)刀折算到旋轉(zhuǎn)打擊中心處的質(zhì)量 kg 最大物料塊的質(zhì)量 kg 綜上所述 0 7 15 m 但是 只是轉(zhuǎn)刀的旋轉(zhuǎn)打擊質(zhì)量 實 際質(zhì)量應(yīng)根據(jù)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的轉(zhuǎn)動順序和轉(zhuǎn)刀的 轉(zhuǎn)動慣量求得 4 7 20mr 式中 轉(zhuǎn)刀旋轉(zhuǎn)中心到懸掛點的距離 m r 轉(zhuǎn)刀質(zhì)心到懸掛點的距離 m 0 3 6 固定架 固定架的作用是支撐長方體大水箱和石硫 合劑熬制鍋的 為熬制石硫合劑過程中提供 支架 保證整個熬制石硫合劑鍋與長方體大 水箱有個骨架 也為環(huán)保型石硫合劑熬制鍋 的工作提供基礎(chǔ) 固定架由角鐵焊接而成 3 總結(jié) 旋轉(zhuǎn)擰刀是石硫合劑熬制鍋的關(guān)鍵部件 轉(zhuǎn)刀的結(jié)構(gòu)尺寸 轉(zhuǎn)速以及熬制原料質(zhì)量對 石硫合劑熬制鍋的熬制效率 生產(chǎn)能力和能 量消耗都有直接影響 在設(shè)計環(huán)保型石硫合 劑熬制鍋時 必須綜合考慮各種因素 慎重 確定轉(zhuǎn)刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù) 同時還要 根據(jù)鍋體的幾何形狀和質(zhì)量精心設(shè)計攪拌中 心到鍋體容量的距離 盡量消除旋轉(zhuǎn)擰刀在 旋轉(zhuǎn)物料時對搖桿產(chǎn)生的不良影響 參考文獻 1 范崇輝 王小芹 石硫合劑熬制方法的比較試 驗 J 中國果樹 1997 1 31 32 2 李龍山 江海清 石硫合劑的熬制與使用 J 陜西林業(yè)科技 1997 4 76 77 3 劉兆斌 快速熬制石硫合劑新法 J 農(nóng)村新技 術(shù) 1999 8 1 4 王啟斌 石硫合劑的熬制及施用 J 安徽農(nóng)業(yè) 2004 4 20 5 劉仁道 石硫合劑配方比較試驗 J 中國南方 果樹 2006 6 17 18 6 丁耀民 朱良忠等 新型硫制劑代替化學(xué)農(nóng)藥 防治紅蜘蛛試驗 J 園林科技通訊 1990 21 62 64 7 閆世才 穆曉琴 晶體石硫合劑生產(chǎn)工藝研究 J 應(yīng)用化工 2001 3 41 42