光栅衍射 思考题与解答

第一篇：光栅衍射 思考题与解答

2.当 狭 缝 太 宽、太 窄 时 将 会 出 现 什 么 现 象 ? 为 什 么 ? 答  狭 缝 太 宽  则 分 辨 本 领 将 下 降  如 两 条 黄 色 光 谱 线 分 不 开。狭 缝 太 窄  透 光 太 少  光 线 太 弱  视 场 太 暗 不 利 于 测 量。3.为 什 么 采 用 左 右 两 个 游 标 读 数 ? 左 右 游 标 在 安 装 位 置 上 有 何 要 求 ?答  采 用 左 右 游 标 读 数 是 为 了 消 除 偏 心 差  安 装 时 左 右 应 差 1 8 0 º

1）测d和λ时，，实验要保证什么条件？如何实现如何实现如何实现如何实现？？？？

答要求条件1：分光计分光计分光计分光计望远镜适合观察平行光，平行光管发出平行光，并且二者光轴均垂直于分光计主轴。实现：先用自准法调节望远镜，再用调节好的望远镜观察平行光管发出的平行光，调节缝宽和平行光管的高度，使得狭缝的象最清晰而且正好被十字叉丝的中间一根横线等分，分光计就调节好了。要求条件2：光栅平面与平行光管的光轴垂直。实现：如本文4.1所述，首先粗调，然后，当发现两者相差超过2′时，应当判断零级谱线更接近哪一侧的谱线，若接近左侧谱线，则光栅应顺时针旋转（从分光计上方看），反之应该逆时针旋转，再次测量。

3、用什么办法来测定光栅常数？光栅常数与衍射角有什么关系？ 答：用测量显微镜来测量光栅常数。根据光栅衍射方程 dsinφ＝kλ知道，光栅常数d与衍射角的正弦sinφ成反比。

4、测光波长应保证什么条件？实验时这些条件是怎样保证的？ 答：测光波长应保证入射的单色平行光垂直于光栅平面，否则该式将不成立。实验时通过调节平行光管与光栅平面垂直来保证式成立。

5、分光计主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？为什么要设置一对左右游标？ 答：分光计主要包括：望远镜、平行光管、刻度盘、游标盘等。设置一对左右游标的目的是为了消除刻度盘与游标盘之间的偏心差。

6、调节分光计的基本要求是什么？为什么说望远镜的调节是分光计调节中的关键？ 答：简单地说，调节分光计的基本要求是使分光计各部分都处于良好的工作状态。因为分光计的水平调节、平行光管的调节等都要借助于望远镜，所以说望远镜的调节是分光计调节中的关键。

7、在调整望远镜时，这什么要将平面镜放在垂直于载物台两螺钉的连线位置？ 答：这是为了调节方便。此时只需调节载物台上三个螺丝中的一个螺丝即可以完成望远镜水平的调节。

8、什么叫视差？怎样判断有无视差存在？本实验中哪几步调节要消除视差？ 答：视差是指望远镜目镜中刻划线的象与谱线的的象不在同一竖直平面内。有无视差可以通过稍稍移动眼睛的位置，看谱线与刻划线的相对位置是否改变来判断。调节望远镜与光栅垂直时，观察光栅衍射条纹时。

9、单色光的光栅衍射图样和单缝的衍射图样有何异同？利用光栅测量光波波长比用单缝有何优点？ 答：用衍射光栅测光波波长时，由于衍射现象非常明显，衍射条纹间距较大，测量衍射角比较准确，因此光波波长的测量结果也较准确。单缝衍射测光波波长则没有上述优点，故测量结果往往误差较大。

3.当平行光管的狭缝很宽时对测量有什么影响? 答造成测量误差偏大降低实验准确度。不过可采取分别测狭缝两边后求两者平均以降低误差。4.若在望远镜中观察到的谱线是倾斜的则应如何调整? 答证明狭缝没有调与准线重合有一定的倾斜拿开光栅调节狭缝与准线重合。5.为何作自准调节时,要以视场中的上十字叉丝为准而调节平行光管

时却要以中间的大十字叉丝为准? 答因为在自准调节时照明小灯在大十字叉丝下面另外要保证准直镜与望远镜垂直就必须保证其在大十字叉丝上面并且距离为灯与大十字叉丝相同的地方即以视场中的上十字叉丝为准。现在很容易就知道为什么在调节平行光管时却要以中间的大十字叉丝为准了。6.光栅光谱与棱镜光谱相比有什么特点? 答棱镜光谱为连续的七色光谱并且光谱经过棱镜衍射后在两边仅仅分别出现一处 光栅光谱则不同它为不连续的并且多处在平行光管轴两边出现另外还可以条件狭缝的宽度以保证实验的精确度。

第二篇：衍射光栅教案wj

衍射光栅

目的要求：

1、了解光栅这种光学元件，掌握光栅系数；

2、掌握光栅方程，并能够利用光栅方程求解谱线的位置；

3、理解光栅缺级现象的产生，掌握光栅缺级的条件。重点、难点和突破方法：

重点：光栅方程及其谱线位置 难点：光栅衍射的缺级现象 突破方法：实例分析理解 教具：PPT 教学内容和步骤

一、回顾引入

夫琅禾费单缝衍射装置：

光程差：asin

2,(k1,2,3,)，将产生明条纹；当(2k1)当2k2（k的取值同上），将产生暗条纹；当0时，将形成中央明条纹。

但单缝衍射所产生的衍射条纹很宽，除了中央明纹之外，其他各级明纹的光强都很小，各级明纹间分得也不很清楚。

二、新知讲授

1、光栅

定义：大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学元件。主要分为透射光栅和反射光栅。

光栅常数 透光部分a 不透光部分b 光栅常数d

ab

2、光栅的投射场分布

随着光栅上缝的条数增加，透射的亮条蚊变得更加细而明亮。

3、光栅方程

两两相邻光线的光程差都相同。如果在某个方向上，相邻两光线光程差为k，则所有光线在该方向上都满足加强条件。用平行光垂直照射在光栅上，相邻两条光线的光程差为(ab)sindsin

即(ab)sindsink，(k0,1,2,3,)，这就是光栅方程。

d根据光栅方程可以得到光屏上能够看到的明条纹最大级数kmax

4、谱线位置

ab。

光屏上的亮条纹错落有序的分布着，那这些条纹的位置是如何分布的？又怎么去求得这些条纹的间距？

如图所示，假设光沿着衍射角衍射时，此时在光屏上形成亮条纹，此亮条纹距离屏幕中心的距离为x，根据几何关系，可知

xftan。

由于衍射角比较小，则tan又根据光栅方程sin故xksin。

k，abf，这就是谱线的位置方程。（条纹之间的间距相等。）ab例1：分光计作光栅实验，用波长632.8nm的激光照射光栅常数d1300mm的光栅上，问最多能看到几条谱线 解：在分光计上观察谱线，最大衍射角为90o 由光栅方程(ab)sinkmax(ab)sin90ok得，5.3

取kmax5 故能够看到11条谱线。

5、缺级现象

在光栅透射场分布中，发现了有些条纹之间的间距比其他条纹之间的间距大很多，这是由于光栅的缺级现象造成的。物理机理：

（1）光栅衍射是单缝衍射与多光束干涉合成的结果，光栅中各主极大受到单缝衍射光强的调制。

（2）当光栅明条纹处满足单缝衍射暗纹条件，该处光强为零，出现缺级。缺级条件

光栅衍射加强条件：(ab)sin单缝衍射减弱条件：asink

k

abk两式相比，即可得

ak故光谱会在第k

6、光栅光谱

当白光入射到光栅上，除中央亮纹形成白光外，两侧分布着由紫色到红色的条纹，称为光栅光谱。

光栅是一种色散元件。

abk（k1,2,3,a）级发生缺级现象。

例2：在垂直入射到光栅的平行光中，包含有波长分别为1和2600nm的两种光，已知1的第五级光谱和2的第四级恰好重合在离中央明条纹5cm处，并发现1的第三级缺级，已知f0.5m，试求：（1）波长1和光栅常数d；

（2）光栅的缝宽a至少应为多少？ 解：

（1）根据光栅谱线位置方程

x1fk11d，xk222fd。

由题意可知，x1x2

k21k24.8107m

1dfk22x2.4105m

2（2）由缺级条件dkak（k1,2,3,）得 akkd（k1,2,3,），故(a)1mind81063m。

三、小结

1、光栅及光栅常数；

2、光栅衍射透射场分布；

3、光栅方程及其最大级数；

4、光栅衍射中明条纹位置及缺级现象；

5、光栅光谱。

四、作业

规范作业第44张

第三篇：光栅衍射的误差分析及其改进

光栅衍射实验的误差分析及其改进

仲原 100104258 机械工程及其自动化

摘要：平行光未能严格垂直人射光栅将形成误差，常用的对称测盘法只能消除误差的一阶修正项，但仍存在二阶修正项误差。若采用测t最小衍射角的方法就能有效地消除一阶、二阶修正项的误差，而且能观测到更高级次的衍射条纹，从而减少读数误差，提高实验精度。

关键字：光栅衍射 一阶修正项 二阶修正项 测t最小衍射角法

summray: the parallel light is not strictly vertical grating will be formed of people shooting error, the commonly used symmetric disk method can eliminate measurement error of a first-order correction term, there are still two order correction error.The T minimum diffraction angle method can effectively eliminate the first order, two order correction of the error, but also more advanced times the observed diffraction fringes, thus reducing reading error, improve the accuracy of experiment.Key words: grating diffraction order correction of two order correction of measuring t minimum diffraction angle method 衍射光栅简称光栅，是利用多缝衍射原理使光发生色散的一种光学元件。它实际上是一组数目极多、平行等距、紧密排列的等宽狭缝，通常分为透射光栅和平面反射光栅。透射光栅是用金刚石刻刀在平面玻璃上刻许多平行线制成的，被刻划的线是光栅中不透光的间隙。而平面反射光栅则是在磨光的硬质合金上刻许多平行线。实验室中通常使用的光栅是由上述原刻光栅复制而成的，一般每毫米约250-600条线。实验原理

设平面单色光波垂直入射到光栅（图1）表面上，衍射光通过透镜聚焦在焦平面上，于是在观察屏上就出现衍射图样，如图2所示。

图10-1光栅片示意图 光栅方程 ： dsink

（k0,1,2,...）

图10-2 单色光光栅衍射光谱示意图 图10-3 复合光光栅衍射光谱示意图

当入射光为复合光时，在相同的d和相同级别k时，衍射角φ随波长增大而增大，这样复合光就可以分解成各种单色光。（如图3所示）根据光栅方程，若已知光栅常数，条纹级别能数出来，我们可以根据衍射角测量某光的波长。

波长测量表达式为：

dsink

或已知波长，可以根据衍射角测量光栅常数d。

dksin 光栅常数d测量表达式为： 光栅放置误差的理论分析

当平行光与光栅平面法线成a角斜入射时的光栅方程为

或

上两式中Φk，Φ'k的物理意义如下图所示。因此，如果光栅放置得不严格垂直于人射光，而实验测量时仍用公式(1)进行波长、分辨率等物理量的计算，将造成实验误差。不失一般性，就方程(2)考虑人射角θ对测量结果的影。

图1 平行光斜入射光栅

将方程(2)展开并整理，得

（4）

与(1)式比较可知，由于人射角θ不等于零而产生了两项误差，如果θ很小，第一项tan(Φk/2)sinθ≈tan(Φk/2)x θ可视为一阶小量，第二项2sin2θ/2≈θ2/2可视为二阶小量，为方便计，称第一项为误差的一阶修正项，第二项为误差的二阶修正项。如果θ较大，则引起的误差不能忽略。进一步分析表明，在相同人射角θ的条件下，当衍射级次k增加时，Φk增加，由于tanΦk是递增函数，因此一阶修正项增大，测量高级次的光谱会使实验误差增大;而误差的二阶修正项与衍射级次k和衍射角Φk无关。

从测量理论来看，衍射级次k越高，衍射角Φk越大，估读Φk引起sinΦk的相对误差越小，因为△sinΦk/sinΦk = ctgΦk△Φk，而ctgΦk是递减函数。另外角色散率dΦk /dλ= tanΦk/λ因正比于tanΦk而增大;角分辨率因正比于衍射级次k而增加。因此测量高次的光谱非但不增大二阶修正项的相对误差，反而能减小其它物理量的测量误差，而误差的一级修正项则与此矛盾。减少误差的途径

如果能测出θ值代入(4)进行计算，理论上能对光栅放置不精确而引起的误差进行修正。但作为教学型实验，人射角θ的测量有一定难度，而且从测量理论上考虑，应尽可能减少直接测量量的数目。考虑到第一修正项系数为奇函数，因此可以用对称测量的方法来消除，这也是通常实验所采用的。为此将(2)式和(3)式相加并两边同除2，得

可见第一修正项已消除，但第二修正项仍然存在。如按对称测量方法，取左右两个衍射角的平均值，计算波长等物理量应该用公式(5)，而不能简单地把(Φk+Φ'k)当作Φk代人(1)式计算。

比如波长几的计算，若不计第二修正项，则有

因此，平行光不垂直入射引起波长测量的相对误差为

其相对误差完全由人射角θ决定，与衍射级次k和衍射角Φk无关，而且对不同光栅，第二修正项误差都一样。其误差随人射角θ改变的理论计算结果如图2所示。

图2 光栅放置未能使平行光垂直入射引起的误差

我们在JJY型(测量精度为δ=1'，光栅常数d = 1/300mm，待测光波长λ= 589.3nm)分光计上进行了测量，测量结果以散点形式在图2上标出，测量误差与理论计算误差相一致。当人射角θ=2°时，理论计算误差为0.061%，实验测定误差为0.11%;人射角θ=4°时理论计算误差为0.24%，实验测定误差为0.26%；人射角θ=30°时，理论计算误差为15%，实验测定误差为14%；理论计算和实验测量结果都表明，当不垂直而偏离的角度较小时(θ<2°)，这部分误差较小而可以忽略；如果偏离角度大时，测量误差会显著增加。因此通常的对称测量方法并非是最佳的实验方案。

考虑(2)式，注意到衍射级次k和衍射角Φk与入射角θ有关，经过简单的数学证明可知，对于一定的衍射级次k，当θ=Φk /2时，dΦk /dθ=0，而且d2Φk /dθ2> 0，因此存在一个最小衍射角Φkmin，此时光栅方程简化为

正如找三棱镜最小偏向角一样，可以通过实验方便地测量出这一最小衍射角。即首先把望远镜的十字叉丝对准某一衍射级次的谱线，转动载物台带动光栅作微小转动，在望远镜中可见到光谱线跟随着光栅转动而移动，由此可确定最小衍射角的截止位置，记下此时的读数Φ1，然后取走光栅，将望远镜对准平行光管，记下此时的读数Φ2，则Φkmin=|Φ2-Φ1|。与通常的测量方法一样，只需两次读数就能测出波长等物理量，而且消除了第一、第二修正项引起的误差。因此，测量光栅最小衍射角，由方程(8)进行波长、分辨率等物理量的计算，不仅消除了一阶、二阶修正项引起的误差，而且还有另外一个优点，即增加光栅的衍射级次k，如实验室常用光栅，用对称测量法一般只能观测到二级衍射条纹，采用最小衍射角法，则能方便地观则到四级衍射条纹，因而增加Φkmin值，减少读数引起的相对误差，从而有效地提高测量精度。

图3 最小衍射的测量 结束语

光栅衍射实验是测量精度比较高的普通物理实验，以波长测量为例，如果分光计的调整和光栅放置精确，则测量最大误差可由下式

进行估算。取分光计的仪器误差δ作为测量角度的误差，光栅常数d通过测量某一标准波长为λ0的入射光的衍射角求得，则测量光栅常数d的误差为△d/d二ctgΦk*△Φk，所以

可见，测量波长的相对误差随衍射角的增加而快速减小。以对汞灯光谱的绿光波长测量为例，对一、二级谱线，其衍射角分别约为9°33'，和19°23'，取△Φk =δ=1'，则△λ/λ分别为0.24%和0.12%，但学生测量结果的相对误差大多超过1.0%，其主要原因在于分光计的调整和光栅放置不精确。我们将其改为测量三阶最小衍射角，结果实验精度在1.0%以内。因此测量最小衍射角法可以在学生实验推广使用。

这种方法的主要误差在于用光强来判断两套莫尔条纹重合的光强测量精度。因此，提高测量精度的主要方法是提高光强测量精度或增加z2-z1之值。

设由光强测量误差引起的位置误差为△z，则

当光强测量精度为0.5%，则△z=1.16mm，按照（15）式计算的值为0.28%。实际测量中常用不同K时的位置代入式(14)中计算，取平均值作为测量结果，偶然误差的影响减少。

干涉条纹重迭法中，单独每一套条纹在空间任一位置对比度都比较好，因此，当两套干涉条纹重合时，对比度是更好的，测量将是更精确。此方法的条件限制是要求试件φ角比较小。

参考文献：

（1）李连臣 夏云杰 《光子学报》 1998 第9期

（2）李红军 卢振武 廖江红 翁志成 《光学精密工程》 2000 第1期（3）张奇志 周传宏 《光电工程》（4）王世平《物理与工程》 2001（5）王淮生 蒋秀丽 张秋霞 《上海电力学院学报》 2006 第2期（6）刘娟 欧阳敏 周静 刘大禾 《北京师范大学学报（自然科学版）》 2008 第4期（7）陈水波 《物理实验》 2007

第四篇：《大学物理实验》教案实验22 衍射光栅

实验 22 衍射光栅

一、实验目的：

1.观察光栅的衍射光谱，理解光栅衍射基本规律。2.进一步熟悉分光计的调节和使用。

3.测定光栅常数和汞原子光谱部分特征波长。

二、实验仪器：

分光计、光栅、汞灯。

三、实验原理及过程简述：

1.衍射光栅、光栅常数 光栅是由大量相互平行、等宽、等距的狭缝（或刻痕）构成。其示意图如图 1 所示。

图2

光栅上若刻痕宽度为 a，刻痕间距为 b，则 d＝a 十 b 称为光栅常数，它是光栅基本参数之一。2.光栅方程、光栅光谱

根据夫琅和费光栅衍射理论，当一束平行单色光垂直入射到光栅平面上时，光波将发生衍射，凡衍射角

满足光栅方程： 图1，k 0，± 1，± 2...（1）时，光会加强。式中λ为单色光波长，k 是明条纹级数。衍射后的光波经透镜会聚后，在焦平面上将形成分隔得较远的一系列对称分布的明条纹，如图 2 所示。如果人射光波中包含有几种不同波长的复色光，则经光栅衍射后，不同波长光的同一级（k）明条纹将按一定次序排列，形成彩色谱线，称为该入射光源的衍射光谱。图 3 是普 0通低压汞灯的第一级衍射光谱。它每一级光谱中有四条特征谱线：紫色λ14358 A ；绿色λ 0 0 025461 A ；黄色两条 λ3＝5770 A 和λ45791 A。

3.光栅常数与汞灯特征谱线波长的测量 由方程（1）可知，若光垂直入射到光栅上，而第一级光谱中波长λ1 已知，则测出它相应的衍射角为 1，就可算出光栅常数 d；反之，若光栅常数已知，则可由式（1）测出光源发射的各特征谱线的波长 i。角的测量可由分光计进行。

4．实验内容与步骤

a.分光计调整与汞灯衍射光谱观察（1）调整好分光计。

（2）将光栅按图 4 所示位置放于载物台上。通过调平螺丝 a 1 或 a 3 使光栅平面与平行光管光轴垂直。然后放开望远镜制动螺丝，转动望远镜观察汞灯衍射光谱，中央（K 0）零级为白色，望远镜转至左、右两边时，均可看到分立的四条彩色谱线。若发现左、右两边光谱线不在同一水平线上时，可通过调平螺丝 a 2，使两边谱线处于同一水平线上。

（3）调节平行光管狭缝宽度。狭缝的宽度以能够分辨出两条紧靠的黄色谱线为准。

b.光栅常数与光谱波长的测量

第五篇：水泥厂思考题解答

一、工厂设计的任务、原则、各专业的关系

工厂设计的任务是按期提供质量优良的设计文件，使得工厂建设或技术改造得以顺利地进行，并为投入生产创造有利条件。设计的全过程应包括前期准备、设计、施工建厂，参加试运转和试生产。

八、工艺设计的基本原则

1.安全可靠、经济合理、技术先进；2.合理地选择工艺流程和设计指标；3.为生产挖潜和发展留有余地；4.合理考虑机械化、自动化装备水平；5．注意环境保护，减少污染；

6、方便施工与安装、设计工作原则:1贯彻国家的经济和工业政策;2必须坚持基本建设程序;3设计工作要做到切合实际、技术先讲、经济合理、安全适用。

工厂设计中各专业关系:1各种专业人员共同完成的，包括工艺、总图、电气、动力、土建、卫生工程和技术经济等专业。2工艺设计是主体专业，它的主要任务是确定工艺流程、进行工艺设备的选型和布置和向其它专业提供设计依据和要求。3 因此工艺设计专业人员还必需具有其它专业的其本知识，并与其它专业人员互相配合，共同研究，达成共识，才能产生出较好的设计方案。

二、所谓基本建设程序，一般指基本建设中各项工作进行的先后次序。可分为准备、设计和建厂三个阶段

准备阶段：首先由建设单位或工业企业编制项目建议书或企业技术改造规划。批准后就可以进行可行性研究，编制可行性研究报告，同时进行厂址选择，并在此基础上编制出设计任务书，报经上级机关批准。本阶段还要完成对选定的厂区和矿区进行工程地质、水文地质的勘查和地形的测量。要收集与设计有关的基础资料并取得与设计有关的各种协议书和证明文件。

设计阶段：在完成准备工作的基础上，即可开展设计工作。设计人员必须到生产和建厂现场认真调查研究，做到精心设计、一丝不苟，按期提交设计说明书和图纸，以满足订货和施工的要求建厂阶段：施工图设计完成后才能施工，这时设计人员必须驻到现场，认真负责地介绍设计内容和意图，协助筹建部门和施工部门协调处理与设计有关的问题，发现和修正设计方面存在的错误。施工结束后参加试运转、试生产并认真总结设计中的经验和教训。

三、矿点的选择和生产方法的选择

按照长期建设规划，资源地质单位要提前进行找矿或初步勘探，在此基础上提出推荐矿点的意见，经主管部门组织研究，待项目建议书批准后，选定进一步勘探的矿点。主管部门提出勘探工业技术指标和储量要求，以便资源地质单位据此进行详细勘探，并提出详细勘探报告，详细勘探报告经过审查批准，矿山资源即被确定。

生产方法的选择：目前结合我国水泥工业的具体情况，在大，中型场建设中生产方法的选择应尽可能考虑选择新型干法生产。除特殊情况外，一般不再扩建或新建湿法生产线。小型水泥厂则应采用成套的技术较为先进的机械化立窑，如有条件时也可采用小型悬浮预热器窑及小型预分解窑。

四、厂址选择的重要意义

厂址选择是否合理直接影响到建厂速度、建设投资、产品成本、生产发展和经营管理等各个方面，所以厂址选择是工业建设前期工作的重要环节，也是一项政策性和科学性很强的综合性工作。

五、可行性研究的定义、依据、研究内容及评估

概念：指对新建项目的技术先进性和经济合理性进行综合分析论证，以期达到最佳经济效果的一种研究工作方法。

依据：主要依据是经国家计划委员会批准的项目建议书，经国家矿产储量委员会批准的原料资源矿山勘探报告，初选的厂址报告以及落实的其他建厂条件和资金等。

研究内容：1.总论2.承办单位或企业的基本情况和条件3.需求预测和产品规划4.资源、原材料、燃料及公用设施情况5.厂址方案和建厂条件 6.技术方案7.环境保护 8.企业组织，劳动定员和人员培训（估算数）9.项目实施进度的建议10.投资估算和资金筹措 11.产品成本估算12.社会及经济效果评价

可行性研究报告的评估

大中型项目由国家计委或由国家计委委托有关部门审批。小型项目按隶属关系分别融管部门或省、市、自治区计委审批。

六、设计阶段的划分、初步设计文件的组成、初步设计说明书的编制要求和编制内容顺序、图纸内容及区别

设计工作应该由浅入深，一般分三个阶段进行，即初步设计、技术设计和施工图设计。文件组成：1初步设计说明书；2图纸；3概算；4设备表

编制要求：做到内容完整，依据可靠，论证确切，文字简练，各章节深度一致，呼应协调。应重点叙述方案比较原则性问题，对于流程细节，计算过程和引证材料等不必过细罗列。凡在图纸上、表格中以表示清楚的，不应再用文字重复叙述。

内容顺序：1总论；2原料与燃料；3矿山4生产工艺；5总图运输；6电气及生产自动化；7建筑及结构；8给水排水；9供热，通风及空调；10节约与合理利用能源；11机械修理及汽车修理；12环境保护；13劳动安全、工业卫生；14技术经济；15概算；16附录：设计基础文件选编图纸内容 ：

1、工艺生产流程图

2、全厂生产工艺平面布置图及剖面图施工图与初步设计图纸的不同之处是：

1、施工图的平面、剖面图较完整、详细，尺寸标注详尽，必要时还应附有局部放大图。

2、施工图有设备安装图和非标准件图，而初步设计则没有。?

3、施工图设计一般没有说明书，只在图纸上对施工和安装中的注意事项作必要的说明。

4、如果施工图对初步设计有比较大的修改和变动，应对变动部分、变动原因和新设计方案的确定等问题予以说明，并作出修正概算和修正设备表。

七、总平面图设计的内容和步骤、风向玫瑰图、厂区建筑系数和利用系数、竖向布置方式、干法总图布置特点、厂内铁路布置形式等

1、平面布置：决定全厂建筑物、构筑物在平面上的相对位置。

2、竖向布置：决定全厂建筑物、构筑物的设计标高。

3、土方工程：解决建厂区域内场地平整、土石方调拨、计算土石方工程量。

4、运输设计：进行厂内外铁路专用线、公路、道路、码头的设计。

5、管线汇总

6、建厂地区的雨水排除设计：主要由总图专业完成。

步骤：

（一）初步设计

1、工厂总平面轮廓图；

2、工厂总平面布置图

（二）施工图设计

1、工厂总平面资料图；

2、工厂总平面布置施工图

风向玫瑰图是根据各地气象台站多年对风向频率统计资料绘制的。通常呈多边形。所示风向系由外吹向中心，向心线最短的风向，即表示最小频率风向。

工厂的建筑系数是指建筑物、构筑物和堆场的面积总和占全厂面积的百分数，它可以反映厂内建筑的密度。

厂区的利用系数是指建筑物、构筑物、堆场、铁路、道路、地下管线的总占地面积占全厂面积的百分数，它反映厂区面积有效利用的程度。

竖向布置的方式：平坡式系统、阶梯式系统和混合式系统三种方式。

干法总图布置特点：设置中央控制室，主机机组和喂料点都围绕中心控制室集中布置。厂内铁路布置形式：

1、尽头式；

2、贯通式；

3、环状式；

4、混合式

方便生产与维修；7．要考虑其它专业设计的要求，并为其设计提供可靠依据。

九、主机产量标定的原因、方法及原则

原因：主机产量由多种因素确定，需要经过标定，确定其产量，才能为后续生产等起指导作用。方法：参考设备说明书和经验公式，同时应根据国内同类型主机的生产数据并参考国内外近似规格的主机产品进行标定。

原则：要保证正常生产，产品数，质量达到设计要求。

十、物料平衡计算的目的、基准及方法

目的：

1、得到各种原料，燃料，材料的需要量；

2、从原料进厂直至出厂各工序所需处理的物料量；

3、依据这些数据就可以进一步确定工厂的物料输送量，工艺设备选型以及堆场，储库等设施的规模。

物料平衡的计算基准：窑的熟料产量

方法：当工厂规模以水泥年产量表示时，取熟料年产量为基准进行物料平衡计算的方法称为年平衡法。当工厂规模以熟料日产量表示时，取熟料周产量为基准进行物料平衡计算的方法称为周平衡法。

十一、主机平衡计算及储库计算的方法主机平衡计算方法：年平衡法和周平衡法。

十二、车间工艺流程选择及工艺设备选型的方法

选择工艺流程的基本方法：熟悉各种工艺流程，选择时综合考虑各种因素；进行多方案比较以达到最优化选择

工艺设备选型的方法：

1、确定车间的工作制度；

2、选择主机的型式和规格；

3、标定主机的生产能力；

4、计算主机的数量；

5、核算主机的年利用率。

十三、附属设备的定义、选型原则

附属设备：生产流程中与主机配套的设备，统称附属设备。

选型原则：要保证主机生产的连续均衡，不能因附属设备选型的不当而影响主机的正常连续运转。

十四、车间工艺布置的意义、任务、厂房布置及设备布置

意义：车间工艺布置关系到工厂建成后能否正常生产、工人操作是否方便、安全以及设备维护、检修是否方便，并对环保、施工、安装、扩建、建设投资和经济效益等都有着极大的影响。任务：确定车间的厂房布置和设备布置。

厂房布置：厂房布置包括平面布置和立面布置，主要决定于生产流程、生产特点、厂区面积、厂区地形地质条件和设备布置。厂房布置通常采用集中式布置和分散式布置两种形式。厂房的平面布置主要是确定厂房的面积和柱网布置（跨度和柱距）。

（1）厂房面积的组成：①设备本身和生产操作所需的面积；②设备安装和检修所需面积；③其他设施所需的面积，④生产管理及生活用室所需的面积；⑤辅助面积；⑥各种通道、楼梯所需的面积。设备布置就是要把车间内的各种设备按照工艺流程要求加以定位。设备布置主要取决于生产流程和设备安装、操作、检修的需要，同时也要考虑其它专业对布置的要求。

十五、生料粉磨、水泥粉磨、烧成窑尾的流程设备及工艺设计（内容及步骤）

生料粉磨系统的发展特点：

1、原料的烘干和粉末一体化，烘干兼粉磨的流程得到了广泛的应用，并且由于结构和材质

方面的改进，辊式磨获得了新的发展；

2、磨机与新型高效选粉机、输送设备的匹配，组成了各种新型干法闭路粉磨流程，提高粉磨效率，降低电耗。

3、设备日趋大型化，以简化设备和工艺流程，与窑的大型化相匹配；

4、新型节能粉磨设备——辊压机不但应用在生料粉磨系统中，而且也应用在水泥粉磨系统中；

5、采用预烘干型式组成烘干粉磨联合机组；

6、管磨机内部结构的改进；

7、利用悬浮预热器窑和预分解窑320～350度的废气来烘干原料，发展了各种烘干磨。

8、采用电子定量喂料秤、X荧光分析仪、电子计算机自动调节系统，控制原料的配料，为入窑生料成分的均齐、稳定创造条件；

9、磨机系统操作自动化。

当前粉磨设备的发展，主要还在节能方面，力求降低粉磨电耗。同时，也在采取积极措施尽

量降低磨损件的磨耗。

选用粉磨流程和粉磨设备需要考虑的因素

1、入磨物料的性质（包括水分，粒度，易磨性和磨蚀性，也要注意石灰石质原料中燧石的影响）

2、粉磨产品的细度要求（所选的粉磨流程和设备应尽可能便于控制粉磨的细度）

3、生料粉磨系统的要求小时产量（由主机平衡计算确定，所选生料磨的生产能力，应能满足这一要求）

4、粉磨电耗（所选的粉磨流程和设备应尽可能符合节省电耗的要求）

5、废气余热利用的可能性（对于干法生料磨和煤磨来说，应考虑尽可能利用废气余热来烘干原料或燃料，使生料粉磨与烘干作业同时进行，以节约烘干热能，节省烘干设备，简化生产流程）

6、操作的可靠性和自动控制以及设备的耐磨性能。

7、所选的生料粉磨设施应力求占地面积小、需要空间小和基建投资低。

没有一种生料粉磨流程能在上述各方面都具有最好的指标，故应根据具体的条件进行技术经

济综合分析，选择最合适的生料粉磨流程和设备。

水泥粉磨流程和设备发展情况：

1、选用高效、节能型磨机；

2、采用高效选粉机；

3、采用

新型衬板，改善磨机部件及研磨件材质

4、添加助磨剂，提高粉磨效率（助磨剂能够消除水泥粉磨时物料的结块和消除物料粘糊研磨体及衬板的弊端，改善粉磨作用，有效的提高粉磨效率）

5、降低水泥温度，提高粉磨效率，改善水泥品质；

6、实现操作自动化（水泥粉磨已广泛采用电子定量喂料秤、自动化仪表及电子计算机控制生产，实现操作自动化，以进一步稳定磨机生产，提高生产效率）

十六、原料燃料均化

为制备成为均齐的生料，从原料矿山开采直至生料入窑前的生料制备全过程中，可分为四段均化环节。

1．原料矿山按质量情况计划开采和矿石搭配使用。2．原料在堆场或储库内的预均化。3．粉磨生料过程中的配料控制与调节。4．生料入窑前在均化库内进行均化。

原料、燃料煤预均化是通过在预均化堆场内的堆料和取料过程中进行的。

原料经破碎后送入预均化堆场，进堆场前其成分波动较大。在堆场内原料用专门的堆料机械以薄层叠堆，一般堆料层数可达州200～40O层。堆完料后从预均化堆场取料时，用专门的取料机械从料堆以垂直堆料薄层方向依次切取薄料的方式取料，则所取得的原料成分的波动情况已经改善，从而达到均化的目的。