钢球分为三种：分别为锻造钢球，铸造钢球，以及热轧钢球。锻造钢球：使用圆钢切段后用空气锤锻造而成，锻造钢球的耐磨性与所使用圆钢的材质以及杂质或圆钢质量有很大关系。锻造钢球主要材质：45#钢，以及50mn与60mn或65mn多，目前耐磨性能与高铬球相媲美的为75mncr材质。锻造钢球优点：破碎率小于1%，耐磨性能良好，价格便宜，性价比高。铸造钢球中，铬合金，是铸造钢球的主要成分，抗氧化性能和抗高硫、柴油燃料、海水腐蚀性能差，强度密度比锻钢球低，破碎率相对其他工艺钢球高出很多。根据含铬量的高低，耐磨球可分为以下下几种：1、铬含量1%－3%、硬度HRC≥45。这种标准的耐磨钢球称为低铬合金铸球，低铬球都是采用中频电炉熔炼、金属模或砂型铸造的方式生产的。其性能适用于研磨精度要求不高，磨损消耗不大的一些冶金矿山，矿渣等行业。2、铬含量4%－6%、硬度HRC≥47。这种标准称为多元合金球，比低铬钢球强度，耐磨性稍高。3、铬含量7%－10%、硬度HRC≥50的为中铬合金铸球，性能等方面比多元合金钢球高。4、铬含量≥10%－14%、硬度HRC≥58，高铬合金铸球，是水泥行业使用率较高，耐磨性比较好的一种耐磨球，应用范围比较广，但因价格高性能良好的原因造成性价比低的原因被锻造产品取代造成市场逐渐下滑。5铬含量超过14%、硬度HRC≥58。 这种是特殊高铬钢球，适用于研磨比较细致，耗损大的行业，当然其价格也颇高，性价比比高铬球略低。热轧钢球：根据选用原材料材质的不同，钢球性能有所差异，。大体可以分为这么几种，以100mm钢球为例表面HRC55-60，心部硬度20-25表面硬度55-60 心部硬度30-35表面硬度58-63 心部硬度40-45表面硬度58-63，心部硬度55-60表面硬度60以上，心部硬度58以上热轧钢球为旋切生产线生产，近年来迅速崛起，不但生产效率高而且其耐磨性能依次增强，中大型的企业以第二种和第三种为主，超大型的企业以第四和第五种为主，像中国黄金，酒钢集团，铜陵有色金属。
验证球磨机内研磨体填充率与级配是否合理的方法：（1）根据球磨机的产质量情况判断1、若球磨机产量低，产品细度粗，可能是研磨体装载量不足，或者已磨损严重。2、若球磨机产量较高，但产品细度较粗，可能由于大球太多，小球太少，即平均球径太大；也可能是前仓的钢球偏多，细磨仓的钢球段太少。3、若球磨机产量降低，但产品细度很细。一个可能是研磨体装载量太多，填充率过大，导致冲击破碎作用较弱，而研磨作用较强；另一可能是平均球径太小所致。（2）直观检查。停下球磨机，打开磨门，检查磨内钢球和料面的情况，正常生产的开路粉磨的球磨机，一仓的钢球应露出料面半个球高，即所谓的“露半球”。若外露太多，说明装载量过多或钢球过大，或喂料太少。二仓的研磨体应与料面平，或稍低于料面不超过20mm。信息来源于： 巩义市新兴机械厂
意义如下:通过利用球磨机筒体本身的人孔位置来加装本实用新型，不破坏球磨机设备，具有良好的设备对接性，通过本实用新型能将磨损严重的钢球直接筛选出来进行收集，筛选过程不需要人工配合，可以大量节约人力成本，降低工人劳动强度，提高钢球筛选效率及精度，有利于钢球级配的优化，提高磨机的研磨效率，改善产品质量，降低企业生产成本，提高企业市场竞争力。
没有最好的钢球，只有最合适的钢球，首先要搞清楚使用的工况，磨机的规格尺寸，入料的粒度硬度，出料的细度等等要求；然后确定需要钢球的规格、硬度、机械强度等；最后就是综合考虑质量、价格、货期、服务等等因素来确定。钢球质量的关键主要是原材料、以及生产工艺方法的差异。
要怎么采集精子
兔子精液的收集是指人造的假***内填充温暖的液体（大约45度）。一只母兔出现在公兔面前符合采精的策略。试验得出对于种公兔采精前的刺激将会增强精液浓度，作为辅助手段可以先将一只母兔放在公兔笼顶上几分钟。人造***的类型影响种公兔适应采精；舒适度是衡量人造***的标准；人造***的采精口宽的将会推动精液分泌浓度；每次的采精应当使用一个新的人造***。总的来说外部环境中有很多细菌污染物，精液的收集必须在良好的卫生条件下进行。性欲（性冲动）总的来说从母兔放进种公兔的笼子到射精时刻是逐渐减退的；短时间发泄使公兔得到测定。
随着我国经济的持续发展,我国畜牧兽医领域有着长足的进步。下面是我带来的关于畜牧兽医专业论文题目的内容，欢迎阅读参考! 畜牧兽医专业论文题目(一) 1. 外种猪配种技术初探 2. 浅谈猪的发情鉴定(配种或分娩)技术 3. 提高猪的人工授精受胎率的方法研究 4. 浅谈家畜的配种繁殖技术 5. 家畜精液保存技术的应用 6. 四川畜禽品种资源调查 7. XX地区畜禽改良现状的思考 8. 畜禽引种的注意事项 9. 电子计算机在配合饲料生产中的应用 10. 饲料安全及控制措施 11. 反刍动物(牛)饲喂尿素的效果分析 12. 饲料霉变的危害及控制技术 13. 如何控制动物生长中的钙、磷营养 14. 试述单胃动物蛋白质营养调控技术 15. 新型蛋白源饲料研究进展 16. 中草药添加剂在饲料中的应用 17. 城乡统筹和农村建设发展对现代畜牧业发展的影响 18. 传统养殖与现代养殖的比较研究 19. 粮、果(草)间、套、轮作模式探讨 20. 栽培苜蓿对土壤中氮含量的影响 畜牧兽医专业论文题目(二) 1. 有机酸在畜禽生产中的应用 2. 益生菌的营养和免疫特性及应用 3. 饲料酶制剂在饲料工业中的应用 4. 营养保健添加剂在畜禽生产中的应用 5. 浅谈饲料转化率及影响因素 6. 我省饲料业的生产现状与发展趋势调查报告 7. 高致病性禽流感疫情的控制及防制对策 8. 禽流感的现状及预防 9. 鸡马立克病的流行现状及对策 10. 鸡球虫病的防治 11. 鸡传染性法氏囊病的防治 12. 我国养兔业面临的主要问题与对策 13. 如何加快养兔业产业化进程 14. 我国兔病流行状况及防制对策 15. 浅析农村散养肉兔的利弊 16. 肉兔发情鉴定及配种技术分析 17. 夏季预防家兔中暑的技术措施探讨 18. 兔产品开发与利用现状 19. 提高獭兔养殖效益的综合措施 20. 冬季影响家兔生产的因素及对策 21. 兔常见脱毛症的预防与治疗 畜牧兽医专业论文题目(三) 1. 菌糠饲料深加工利用研究 2. 宰前使用不同饲料添加剂对猪肉质性能参数的影响) 3. 能量和赖氨酸水平对妊娠母猪性能的影响 4. 粗纤维的营养作用及在生产中的应用研究进展 5. 导致动物贫血的营养因素及其防治措施 6. 佝偻病和软骨病的诱因和防治措施 7. 高铜在养猪生产中的应用现状分析 8. 断奶仔猪的日粮配制技术 9. 农村种植优质牧草与养畜情况调查 10. 青贮饲料的制作及应用 11. 酒糟在饲料配合中的应用 12. 动物饲料与禽产品安全关系 13. 饲料加工对畜禽产品营养价值的影响 14. 浅谈中国饲料行业的状况 15. 浅谈当前饲料市场营销创新 16. 农村饲料配合技术的应用及效果。 17. 配合饲料(浓缩饲料、预混料或添加剂)在农村畜禽生产中的应用。 猜你喜欢： 1. 畜牧兽医毕业论文优秀范文 2. 有关畜牧兽医专业毕业论文 3. 畜牧兽医毕业论文题目 4. 专科畜牧兽医毕业论文 5. 关于畜牧兽医论文范文
分类: 教育/科学 >> 科学技术 >> 工程技术科学 问题描述: 工业上制造氮气有哪些方法呢?请尽量列举,并告诉我具体方法. 解析: 磁性材料生产企业如何选择供氮方式 黄落星 （江阴市长江气体分离设备有限公司，江苏江阴 214401） 1 序言 磁性材料中高性能MnZn铁氧体（高μi和功率铁氧体）的烧结和NdFeB等稀土永磁合金生产中的细粉碎工序都需要高纯氮气进行保护，以防止磁体（粉）在工艺过程中的氧化。 众所周知，MnZn铁氧体是由Fe、Mn、Zn的氧化物在高温烧结时产生固相反应生成的。Mn、Fe极易变价，在不同的温度和气氛（氧分压）条件下，Mn、Fe的价态是不同的，要使MnZn铁氧体达到所要求的磁性能，必须保证其中各金属离子处于特定的价态和适宜的晶体结构，除有合适的配方外，关键是应在平衡气氛条件下进行烧结，而保护气体则是实施平衡气氛烧结的基本物质条件之一。氮窑清洗仓的氮中氧含量希望在50×10－6以下，故要求氮气的纯度在99．995％以上，且对杂质气（O2、H2）的量有较严格的限制：一条年产1000吨左右的MnZn铁氧体生产线，一般氮耗量在100～120Nm3／h。 NdFeB等稀土永磁合金中的稀土金属即使是在常温条件下，也很易氧化而导致稀土永磁合金性能降低，过量氧化将使合金性能大为恶化。因为1份氧能使6份（重量）的稀土元素氧化而失去作用。以NdFeB为例，要制得N45的磁体必须保证其生产工艺环境中的氧含量≤0．01％，最终产品中的氧含量为0．09±0．02％（质量分数）〔1〕。若用氮气作为工艺环境气体其氮气纯度必须在99．99％以上。 目前国内外大规模工业化生产稀土永磁合金的制（细）粉工序都采用一种名为“氮气流磨”的设备，它是利用高速氮气流带动物料相互碰撞而达到研磨效果的，制得的粉料粒径要求在3～5μm，有很大的表面积，极易氧化，故氮气必须是高纯级，对O2、H2等杂质气量也有严格要求。年生产100吨左右的NdFeB生产线通常要消耗60Nm3／h左右的高纯氮气。 2 磁性材料生产用氮气的技术要求 从使用着眼，氮气有四个基本参数需要注意，即纯度、流量、露点和压力，参数值因用途不同而异，供需双方为取得共识，有必要先简单介绍一下四个技术参数的概念。 2．1 纯度 纯度是氮气的一个重要技术参数，按国标氮气的纯度分为工业用氮气、纯氮和高纯氮三级，它们的纯度分别为99．5％（O2≤0．5％），99．99％（O2≤0．01％）和99．999％（O2≤0．001％）。 2．2 流量 它是指气体流动过程中，单位时间内通过任一截面的气体量。流量有两种方式来表示，即体积流量和质量流量。前者指通过管路任一截面的气体体积，后者为通过的气体质量，在气体工业中一般均采用体积流量以m3／h（或L／h）为度量单位。因气体体积与温度、压力和湿度有关，为便于比较通常所说的体积流量是指标准状态（温度为20℃，压力为0．101MPa，相对湿度为65％）而言，此时的流量以Nm3／h为单位，“N”即表示标准状态。 2．3 压力 压力有表压和绝对压力之分，工程上把大于大气压力并以大气压力为起点（零点）来表示的压力称为“表压”，把压力为零时称为“绝对压力”，在气体行业中，若无特殊说明其压力均指表压，其单位为MPa，在许多计算中，常要用“绝对压力”，它们之间有如下关系： 绝对压力＝表压＋大气压力 2．4 露点 它是指气体中的水份从未饱和水蒸气变成饱和水蒸气的温度。当未饱和水蒸气变成饱和水蒸气时，有极细的露珠出现，出现露珠时的温度叫做“露点”，它表征气体中的含水量，露点越低，表示气体中的含水量越少，气体越干燥。露点和压力有关，因此又有大气压露点（常压露点）和压力下露点之分。大气压露点是指在大气压力下水份的凝结温度，而压力下露点是指该压力下的水份凝结温度，两者有换算关系（可查换算表），如压力0．7MPa时压力露点为5℃，则相应的大气压（0．101MPa）露点则为－20℃。在气体行业中，若无特殊说明，所指的露点均为大气压露点。 上面简介了气体几个参数的意义，磁性材料用氮气可根据其工艺要求，提出参数的具体指标： （1）氮气流量。流量的确定主要依据是用氮设备的类型、设备数量和生产工艺。以MnZn铁氧体烧结用氮窑为例，长窑和短窑，单板窑和双板窑，进行致密化烧结和不进行致密化烧结，调窑水平不同等用气量都有较大差别。此外，在确定氮气用量时，还应留有适当余量。 （2）氮气纯度。依据生产工艺确定，对于磁性材料一般都要求高纯氮——纯度≥ ，O2和H2含量在一定范围。 （3）压力。依据设备和工艺来确定其氮气的最低压力值，然后利用调压阀调节到工艺所需压力。 （4）露点。水气也是一种氧化性气体，当然应有限制。对于磁性材料用氮而言，通常只要露点≤－60℃，即氮中水份含量≤10．7×10－6就可满足工艺要求。 3 高纯氮源 能满足磁性材料使用的高纯氮源有以下三类可供选择： 3．1 瓶装氮气 钢瓶容积为40L，额定充压15MPa，足额贮气6m3，根据用户需求不同，瓶装氮气的纯度有99．5％，99．99％和99．999％之分，磁性材料用氮其纯度为≥99．995％，它是深冷空分之产品，通过膜压机灌充而得。按规定氮气钢瓶外涂黑色漆并有黄色漆字“氮”标识，另外有标牌标明其“纯度”及检验合格等。由于各地的供求情况不同，瓶装高纯氮气的价格有很大差异，从18～90元／瓶不等，即氮气价为3～15元／m3。 3．2 液氮 液氮是深冷空分制氮的产物，在标准状态下，1m3液氮可气化为643m3的氮气，但使用时的实际利用率一般在95％上下，即1m3液氮能实际利用的氮气约为610m3左右，目前市场液氮价格平均为1000元／m3左右，则氮气单价为1．67元／m3。 使用液氮时，用户必须配备液氮贮罐与流量相应的气化器及与压力相应的调压阀等。液氮纯度高，质量稳定，供应一般有保证，使用方便。 3．3 现场制氮 现场制氮是指氮气用户自购制氮设备制氮，目前国内外，工业规模制氮有三类：即深冷空分制氮、变压吸附制氮和膜分离制氮。 3．3．1 深冷空分制氮 它是一种传统的空分技术，已有九十余年的历史，它的特点是产气量大，产品氮纯度高，无须再纯化便可直接应用于磁性材料，但它工艺流程复杂，占地面积大，基建费用高，需专门的维修力量，操作人员较多，产气慢（18～24h），它适宜于大规模工业制氮，氮气成本在0．7元／m3左右。 3．3．2 变压吸附制氮与氮气纯化装置相组合 变压吸附（Pressure Swing Adsorption，简称PSA）气体分离技术是非低温气体分离技术的重要分支，是人们长期来努力寻找比深冷法更简单的空分方法的结果。七十年代西德埃森矿业公司成功开发了碳分子筛，为PSA空分制氮工业化铺平了道路。三十年来该技术发展很快，技术日趋成熟，在中小型制氮领域已成为深冷空分的强有力的竞争对手。 变压吸附制氮是以空气为原料，用碳分子筛作吸附剂，利用碳分子筛对空气中的氧和氮选择吸附的特性，运用变压吸附原理（加压吸附，减压解吸并使分子筛再生）而在常温使氧和氮分离制取氮气。 变压吸附制氮与深冷空分制氮相比，具有显著的特点：吸附分离是在常温下进行，工艺简单，设备紧凑，占地面积小，开停方便，启动迅速，产气快（一般在30min左右），能耗小，运行成本低，自动化程度高，操作维护方便，撬装方便，无须专门基础，产品氮纯度可在一定范围内调节，产氮量≤2000Nm3／h。但到目前为止，除美国空气用品公司用PSA制氮技术，无须后级纯化能工业化生产纯度≥99．999％的高纯氮外（进口价格很高），国内外同行目前一般用PSA制氮技术只能制取氮气纯度为99．9％的普氮（即O2≤0．1％），个别企业可制取99．99％的纯氮（O2≤0．01％），纯度更高从PSA制氮技术上是可能的，但制作成本太高，用户也很难接受，所以用非低温制氮技术制取高纯氮还必须加后级纯化装置。氮气纯化方法（工业规模）目前有三种： （1）加氢除氧法。在催化剂作用下，普氮中残余氧和加入的氢发生化学反应生成水，其反应式：2H2＋O2＝2H2O，再通过后级干燥除去水份，而获得下列主要成份的高纯氮：N2≥99．999 ％，O2≤5×10－6，H2≤1500×10－6，H2O≤10．7×10－6。制氮成本在0．5元／m3左右。 （2）加氢除氧、除氢法。此法分三级，第一级加氢除氧，第二级除氢，第三级除水，获得下列组成的高纯氮：N2≥99．999％，O2≤5×10－6，H2≤5×10－6，H2O≤10．7×10－6。制氮成本在0．6元／m3左右。 （3）碳脱氧法。在碳载型催化剂作用下（在一定温度下），普氮中之残氧和催化剂本身提供的碳发生反应，生成CO2。反应式：C＋O2＝CO2。再经过后级除CO2和H2O获得下列组成的高纯氮气：N2≥99．999％，O2≤5×10－6，CO2≤5×10－6，H2O≤10．7×10－6。制氮成本在0．6元／m3左右。 上述三种氮气纯化方法中，方法（1）因成品氮中H2量过高满足不了磁性材料的要求，故不采用；方法（2）成品氮纯度符合磁性材料用户的要求，但需氢源，而且氢气在运输、贮存、使用中都存在不安全因素；方法（3）成品氮的质量完全可满足磁性材料的用气要求，工艺中不使用H2，无加氢法带来的问题，氮中无H2且成品氮的质量不受普氮波动的影响，故和其他氮气纯法相比，氮气质量更加稳定，是最适合磁性材料行业中一种氮气纯化方法。 3．3．3 膜分离空分制氮与氮纯化装置相组合 膜分离空分制氮也是非低温制氮技术的新的分支，是80年代国外迅速发展起来的一种新的制氮方法，在国内推广应用还是近几年的事。 膜分离制氮是以空气为原料，在一定的压力下，利用氧和氮在中空纤维膜中的不同渗透速率来使氧、氮分离制取氮气。它与上述两种制氮方法相比，具有设备结构更简单、体积更小、无切换阀门、操作维护也更为简便、产气更快（3min以内）、增容更方便等特点，但中空纤维膜对压缩空气清洁度要求更严，膜易老化而失效，难以修复，需要换新膜，膜分离制氮比较适合氮气纯度要求在≤98％左右的中小型用户，此时具有最佳功能价格比；当要求氮气纯度高于98％时，它与同规格的变压吸附制氮装置相比，价格要高出30％左右，故由膜分离制氮和氮纯化装置相组合制取高纯氮时，普氮纯度一般为98％，因而会增加纯化装置的制作成本和运行成本。 除上述三种高纯氮现场制气方法外，近年来又出现了一种租赁供氮方式即由用户租赁制氮设备现场制气或由制氮设备生产企业在氮气使用现场制氮，用户买气，按量付款。因供气量多少不同，价格在1．0～1．4元／m3左右。虽然单位制氮成本比自购设备现场制氮要高，但一次性投资少，使用方便，用户无风险，但此种方式适宜于用气量较大的场合，否则，租赁费用会增加。各种高纯氮源氮气单价汇总如表1。 4 供氮方式的选择 上述几种高纯氮源从氮气质量上来讲，均可满足磁性材料的用气要求，但在氮气成本上差异较大，用气量愈大，差异愈显著。企业选择何种供氮方式，应在充分了解各供气方式特点的基础上，根据本企业的产品、生产工艺、生产规模、用气设备类型、数量、资金状况、发展规划等综合考虑供氮方式和供氮规模。 4．1 NdFeB生产线 NdFeB生产线主要用氮设备为“气流磨”，根据生产规模来决定“气流磨”的类型和数量，氮气用量就依此而定了下来，目前国内生产企业除极少数生产规模很小，而采用瓶装氮外，其他各企业有的采用液氮，有的采用PSA现场制氮。 4．2 MnZn铁氧体生产线 4．2．1 真空气氛炉 以真空气氛炉为烧结设备的，因真空气氛炉是间歇式作业，一般以24h为一生产周期，单台用气量不大，且非连续均衡用气而是相对集中，短时内用气量较多，这类企业往往生产规模都不大，几乎全都采用瓶装氮气，使用灵活、方便。虽然氮气单价在各种供氮方式中是最高的，但因总用气量有限，故经济上尚能承受。 4．2．2 氮窑 以氮窑为烧结设备的，因氮窑是连续作业的设备，用气量较多，而且从趋势来看，各企业新置氮窑正向长窑和长双板窑方向发展，单台用气量一般在30～50Nm3／h。氮窑的烧结的工艺特点决定了供气的连续性，氮气的高纯性，氮量的匹配性和氮气纯度、流量、压力的稳定性和用氮气要低成本，这是氮窑供气的基本要求，显然使用瓶装氮气已不适宜。目前国内企业采用的供氮方式主要有两种，即液氮和现场制氮。 （1）液氮。使用液氮者，在企业建立之时，一般生产规模都不大，通常只有一两条窑，虽然知道现场制氮的成本最低，但由于资金或是考虑到以后的发展等原因，大都决定是先采用液氮，以后视企业情况而定。一旦企业扩能或资金情况允许，从降低生产成本着眼，大都会改用现场制氮方式，但企业若资金允许而近两年内又无扩能计划，笔者认为单台窑用气量超过30Nm3／h，还是自购PSA制氮设备制氮为佳。因与使用液氮相比，30Nm3／h制氮机组年氮费可节省约24万元，设备总投入在40万元左右，一年半左右可收回设备投资，PSA制氮机寿命可达10年，10年内可省氮费200万元。 （2）现场制氮。自购设备现场制取高纯氮，虽然一次性投资较大，但运行成本较低（0．7元／m3以内）。它与采用液氮相比，相同的用气量，每年节约的费用可在一年半以内收回设备全部投资。现场制氮的三种技术——深冷空分制氮、PSA制氮和膜分离制氮各有特点，且在不同产氮量及氮气纯度范围各有优势，已有文章〔2〕专门对三者进行了投资价值分析，结论是氮气纯度为99．99％以上，产氮量在500Nm3／h以内，PSA制氮（加纯化）可以与深冷空分竞争。 目前国内磁性材料（MnZn铁氧体）生产企业采用现场制氮又有两种方式即深冷空分制氮和PSA制氮（加纯化）。 ①深冷空分制氮。这类企业建立于90年代前，建立时就有相当规模，从经济角度来看不宜采用液氮，而当时深冷空分制氮又是国内唯一的工业化制氮技术，加之资金条件能允许，故采用了深冷空分制氮。限于当时的生产规模，制氮设备的产氮量均在200Nm3／h以下。设备能耗高，故障率高，要定期大修。进入90年代中期，由于新的制氮技术——PSA制氮在国内迅速发展和推广应用，它显示了许多独特的优点，故愈来愈受到中小型氮气用户的欢迎。 ②PSA制氮。PSA制氮和氮气纯化相组合制取高纯氮采用的是下面的工艺流程和设备配置： 液氮贮罐是任何磁性材料企业现场制氮都必须配备的，它的作用是在设备正常维护（如空压机换油和空气净化设备的滤芯清洗或更换）时的短时停机或设备偶发故障的停机维修时保证供气的连续性的备用措施。此工艺制取的高纯氮气质量完全可与液氮相比。配备了液氮贮罐，用户已无供气的后顾之忧，实践也充分证明了这点。江阴市长江气体分离设备有限公司自1997年以来已有四套PSA高纯制氮机组一直在浙江、江西、山东等四家MnZn铁氧体生产企业使用，设备运行良好，技术成熟，质量稳定，完全可满足高档磁芯的生产要求；这四家企业中原有三家是使用液氮，一家是使用深冷空分，因故障频发，难以修复，而改用了长江制氮设备都取得了显著的效益。 企业一旦决定采用现场制氮，应明确技术要求，对供应商进行考察和全面评估，择优而廉者选之。 5 结论 （1）明确对氮源的要求是选择供氮方式的前提。 （2）熟悉各种氮源的特点是选择供氮方式的基础。 （3）用氮量在30Nm3／h以上时，选择现场制氮比较经济，用气量越大，效益越显著。 （4）用氮量在500Nm3／h以下时，PSA高纯制氮机组现场是最佳选择。 参考文献： [1] 杨达起等.第四届全国磁性材料与器件应用技术交流会论文集.. [2] 郑林强.机械工业气体分离设备科技信息变压吸附分网第二次全网大暨学术交流会论文集..
液氮：液态的氮气。
是惰性的，无色，无臭，无腐蚀性，不可燃，温度极低。氮构成了大气的大部分（体积比，重量比）。
氮是不活泼的，不支持燃烧。汽化时大量吸热接触造成冻伤。
液氮是一个较为方便的冷源，因液氮特有的性质，已逐步受到人们的重视和认可，在畜牧业、医疗事业、食品工业、以及低温研究领域等方面得到越来越普遍的应用。在电子、冶金、航天、机械制造等方面应用不断拓宽和发展。
一、液氮在畜牧业方面的应用1、广泛用于家畜冻配改良技术。2、家畜及多种动物的胚胎移植中，制备生存胚胎 现在多接纳胚胎冷冻仪，属智能型冷冻仪。
该仪器接纳微机控制技能，专用软件，能较正确地控制液氮的施放量，从而包管被冻存的生物成品以相宜的冷冻速率降温冷冻。3、液氮超低温收藏微生物技能 将菌种收藏在-196℃的液氮恒久收藏方法，它的原理是利用微生物在-130℃以下新陈代谢趋于制止而有用地收藏微生物。
4、农业生物基因生存5、生存液氮疫苗6、用液氮治疗奶牛 *** 乳孔外口闭合、家畜皮肤瘤子等也较为平凡。二、液氮在医疗奇迹应用1、低温医学2、临床医学 液氮是现在冷冻外科中应用最广泛的冷冻剂。
是现在为止发明的一种最好的制冷剂，把它注入低温医疗器内，就像手术刀一样，可以做任何手术。三、液氮在食品产业应用 1、液氮在食品速冻中的应用 液氮速冻具有以下明显的长处：① 冷冻速率快（冻结速率比一样通常冻结方法约快30-40倍）：接纳液氮速冻，可使食品敏捷通过0℃~5℃最大冰晶生长带，食品研究职员已在这方面做了有益的实验。
②连结食品品格：由于液氮速冻时间短，经液氮速冻的食品可以最大限度地连结加工前的色、香、味及营养代价。段振华等人用液氮对槟榔举行速冻处置处罚，结果评释经液氮处置处罚后的槟榔连结有较高叶绿素含量，风韵好。
③物料干耗小：一样通常冻结的干耗丧失率为3~6%，而液氮速冻可淘汰到。④设置装备部署与动力用度低，易于实现机器化和主动化流水线，进步生产率。
现在液氮速冻重要有喷淋冻结、浸渍冻结和冷氛围冻结三种方法，此中又以喷淋冻结应用最为广泛。2、液氮在饮料加工中的应用 现在，已有不少饮料生产厂家接纳氮或氮与C02的混淆物代替传统的C02，对饮料举行充气包装。
充了氮的高碳酸型饮料，比仅充填二氧化碳的饮料引起的题目要少；氮对付灌装无泡饮料，如酒和果汁也是很抱负的。在非充气饮料罐头中加注液氮的利益是，所注入的少量液氮可清除每只罐头顶部空间中的氧气，使贮罐上部空间的气体呈惰性，从而延伸了易腐品的贮存限期。
3、液氮在果蔬贮存保鲜中的应用 液氮用于果蔬的贮存保鲜具有气调的长处，可调治农副产物旺季和淡季供需方面的抵牾，淘汰贮存上的丧失。气调的功效是进步氮气的浓度，同时控制氮、氧与C02的气体比例，并使其连结在稳固状态，低落果蔬的呼吸强度，延缓后熟历程，从而使果品、蔬菜连结采摘时的奇怪状态和原有营养代价，延伸果蔬保鲜期。
4、液氮在肉成品加工中的应用5、液氮在食品低温粉碎中的应用 低温粉碎，便是将冷却到脆化点温度的物质，在外力作用下破裂成粉体的历程。食品的低温粉碎是近几年生长起来的一种食品加工新技能，该技能分皮毛宜于加工含芳香身分多、含脂量高、含糖量多和含胶状物质多的食品。
用液氮举行低温粉碎处置处罚，可连质料的骨、皮、肉、壳等一次性全部粉碎，使成品颗料微小并连结其有用营养。6、液氮在食品包装中的应用 英国伦敦一家公司开辟出一种简朴实用的食品保鲜包装方法，便是在给食品举行包装时，往包装袋内参加几滴液氮。
当液氮蒸发转化成气体时它的体积敏捷扩大，在包装袋内快速代替原有的大部分气体，淘汰食品因氧化而造成的变质，从而大大延伸食品的保鲜期。7、液氮在食品冷藏运输中的应用 冷藏运输是食品产业中很重要的一部分。
开辟液氮制冷技能，生长液氮冷藏火车、冷藏汽车及冷藏集装箱是现今国际上的共同生长趋向。8、液氮在食品产业中的别的应用 由于液氮的制冷作用，蛋汁、液体调味品、酱油可以大概加工成可自由活动并能倒出的颗粒状冷冻食品，这些食品可随时利用并且很容易配制。
在研磨香料和吸水的食品添加剂，如糖的替换品和卵磷脂时，液氮被注入到研磨机中来掩护有代价的身分，同时也增长了研磨产量。四、液氮在电子产业中应用1、超导技能 超导体得天独厚的特性，使它大概在种种范畴得到广泛的应用。
以液态氮代替液态氦作超导制冷剂得到超导体，使超导技能走向大范围开辟应用，以为是2 0世纪科学上最巨大的发明之一。2、电子元件制造与检测 液氮是一种更快和更有用的屏蔽和测试电子元器、电路板的方法。
3、低温球磨技能 低温行星式球磨机是将液氮气体源源不停地输入装有保温罩的行星式球磨机中，这些寒气将高速旋转的球磨罐产生的热量实时吸取，使装有物料、磨球的球磨罐始终处于肯定的低温环境中。在低温环境中混淆、细磨、新产物研制和小批量生产高新技能质料的必备装置。
该产物体积小、功效全、服从高、噪声低，广泛应用于医药、化工、环保、轻工、建材、冶金、陶。
液氮的用途越来越广泛，液氮的应用已经覆盖了人们生活的很大部分，给我们的生活也是带来着很多好处。液氮刚开始使用时主要是在工业生产中进行冷冻处理，而现在越来越多的方面开始使用液氮进行冷冻降温。
之前工业生产中使用液氮是用压缩液体空气分馏的方法获得液氮，可以用于作为深度制冷剂，由于其化学惰性，可以直接和生物组织接触，立即冷冻而不会破坏生物活性，后来我们又对他这一特性进行了进一步的研究，发现它还可以用于：保存活体组织，生物样品以及 *** 和卵子的储存，在外科手术中可以用迅速冷冻的方法帮助止血和去除皮肤表面的浅层需要割除的部位，也为现在医学做出了很大贡献。
还可以进行低温物理学的研究，都是为我们的生活进步做出这贡献。它还可以迅速冷冻和运输食品，或制作冰品。在科学教育中演示低温状态。在常温下柔软的物体（如花瓣）在液氮中浸泡一下，就会脆如玻璃，也是一种活体标本的一种制作方法。现在科技的发达它还可以提供高温超导体显示超导性所需的温度，例如钇钡铜氧。更是超频玩家用于冷却CPU、GPU等一系列应用都是很好的效果的。 液氮还有除灭红火蚁，并且不会产生对空气污染的气体。
液氮的使用也给我们对于很多活体植物生物的研究带来着好处。现在生活在进步，液氮的用途也会越来越广泛。
工业用途
工业生产中，用压缩液体空气分馏的方法获得液氮，可以用于作为深度制冷剂，由于其化学惰性，可以直接和生物组织接触，立即冷冻而不会破坏生物活性，因此可以用于：
(1)迅速冷冻和运输食品，或制作冰品；
(2)进行低温物理学的研究；
(3)在科学教育中演示低温状态。在常温下柔软的物体在液氮中浸泡一下，就会脆如玻璃；
(4)提供高温超导体显示超导性所需的温度，例如钇钡铜氧。
(5)可作制冷剂，用来迅速冷冻生物组织，防止组织被破坏。
(6)用于工业制氮肥。
(7)用于化学检测，如BET比表面积测试法。
生物及医学用途
(1)除灭红火蚁。
(2)在外科手术中可以用迅速冷冻的方法帮助止血和去除皮肤表面的浅层需要割除的部位。
(3)保存活体组织，生物样品以及 *** 和卵子的储存；
(4)可作制冷剂，用来迅速冷冻生物组织，防止组织被破坏。
冷冻治疗
液氮冷冻治疗是近代治疗学领域中的一门新技术。液氮冷冻治疗是一种冷冻生物学的综合效应。正常细胞在极度冷冻的状态下，会发生不可逆转的损害。它就是通过极度冷冻的状态下，将病区细胞迅速杀死，使得病区得到正常的恢复。一般用来治疗瘊子、鸡眼以及皮肤病等。
冷冻手术还用以治疗乳腺癌。以色列医疗公司IceCure2012年开发出一种利用冷冻疗法治疗乳腺癌的最新技术，用液氮将乳腺癌细胞冷冻并且杀死，该公司正在对其进行临床试验。如果试验成功，今后乳腺癌患者就能够在不接受外科手术的情况下，将体内肿瘤“切除”
汽车轮胎充填空气是人所周知的，在军事上和某些行业上，应用氮气充填轮胎已有近20年历史了。近两年来，为一般车辆的轮胎充填氮气（氮气纯度：95%~），已在欧美渐渐兴起。尤其是在一级方程式赛车活动盛行的国家，很多人效仿赛车原理，也在自家车上充填氮气，感觉良好，于是有越来越多的地方，如汽车修理点，轮胎店，加油站等提供充填氮气的服务。
氮气充填轮胎有什么好处呢？实验结果表明，氮气充填轮胎可使轮胎寿命延长1/4，节油2%，并且更加安全。美国空中一号，航天飞机用氮气充填轮胎，是为确保安全，赛车轮胎充氮气，使高速度运转的轮胎升温慢，有效的防止了爆胎，私家车充氮气，在凹凸路面上行驶颠簸小，噪音低，乘座舒适；卡车胎充氮气，长途运载中，胎压稳定，并起到节油、降低成本的功效。美国有关方面进行过轮胎充填氮气的实验。试验后统计结果表明，充氮气的轮胎和充空气的轮胎在相同速度下行驶时，前者比后者会多跑1/5的路程；氮气轮胎比空气轮胎更耐磨损，在未达到踏面损耗指标之前就破损的轮胎中，充氮气轮胎平均跑的里程比充空气轮胎多出48%，由此可见，充氮气的轮胎可以节省成本和增加安全性，并能提高汽车的有效运载时间和运载效率。
氮气充填轮胎的优点集体说来，可以有以下三点：
第一，保障轮胎的使用安全，是氮气充填轮胎的最大优势。在汽车行驶中，安全总是第一位的，而用氮气充填轮胎可大大提高轮胎的安全度。轮胎在高速运转中会发热，尤其在刹车时会使轮胎内气体温度急升，胎压骤增，往往导致自燃、爆胎。而氮气具有稳定的物理和化学性质、不自燃、不助燃、受温度影响膨胀系数小，可大大减少爆胎自燃的几率，保障驾车安全性。根据国家橡胶轮胎质量监督检验测试中心的统计，在我国高速公路上的交通事故中，爆胎占70%以上。其主要原因在于轮胎缺气行驶。如能普及用氮气来替代空气充填轮胎，将有效的减低爆胎率，大大提高汽车运行的安全性。
其次，氮气充填轮胎可延缓橡胶轮胎老化，延长使用寿命。橡胶老化是受空气中氧分子氧化所至，老化后，弹性下降，产生裂纹，最后失去橡胶效能。而氮气能保护胎内橡胶不受氧化，延长轮胎的使用寿命。
第三，氮气充填轮胎可以节能、降耗、减少污染。氮气渗透橡胶胎壁的速度只有氧气的1/3，胎内气体渗透损耗少，胎压稳定，可使汽车长期保持良好的运行状态。需要指出的是，现今绝大多数汽车轮胎都是无内胎的，通常填充的汽车中含有水分，会使轮圈电镀层被氧化，并导致气门嘴密封不严密，胎内气体外泄。而使用充气不足的轮胎还会增加能耗。美国运输部的统计资料显示，在该国约有80%的车辆轮胎充气不足，由此每天增加汽油损耗900万升。据统计，使用氮气充填轮胎，可减少燃油消耗的2%~10%，而轮胎慢泄气问题，充填干燥的氮气后完全可以解决。节省燃油，就可以减少废气排出。而轮胎的使用寿命延长了，便减少了废轮胎的产生，有利于环境保护。
总体上看，轮胎改用氮气填充，可谓一举多得。就车主而言，可节省燃油，延长轮胎使用时间，提高驾驶安全度；对国家而言，减少大量废轮胎，降低能源消耗，有利于环境保护。作为空气中比例最大的气体——氮气，来源丰富易得，成本低。开发氮气新用途，用氮气充填轮胎，不仅有效的利用了资源，更提高了人们的生活质量。
氮气在各行业中的应用 通用变压吸附制氮设备 氮气是空气的主要成分，在室温和大气压力下是无色、无味、无毒和不可燃的气体，沸点为℃，其化学性质不活泼。
除合成氨外，氮气通常被作为保护气广泛用于冶金、化工、煤炭、食品、医药、电子、磁材、运输、热处理、轮胎、热电、航空等行业。 石油石化行业专用变压吸附氮气设备 化工乃氮气设备应用最大最多的行业，目前运用较多的为：聚氯乙烯（PVC），纯度，流量较大。
聚丙烯（PE），纯度，流量较大，该产品氮气应用分为两部分，一是活化剂、催化剂在装填和排空时需要的氮气（量小），反应釜用氮气量大，习惯性取纯度。 聚乙烯、苯胺，纯度，石化产品苯胺在催化剂再生时用氮气是平常的4倍左右，但使用周期短。
顺酐及乙醇，一般纯度为，石化产品聚甲醛（目前国内厂家不多，需求强劲），纯度。 石油： 可应用于系统中管道容器等的氮气吹扫，储罐充氮、置换、检漏，可燃性气体保护，也应用于柴油加氢和催化重整，纯度一般为。
苯酐：纯度为99%。 聚酯：上游原料PTA（精对苯二甲醇），实际使用纯度为95%，一般取99%。
PTA生产工艺中利用高纯氮气吹泡，测量高温和低温反应釜中乙二醇原料的液位，测取高压端和低压端的压差后输送4~20mA标准信号，然后转化为液位高度。并利用高纯氮气来测量真空系统的压力，以及在PTA生产工艺中利用高纯氮气对过滤器进行反吹冲洗。
聚酯切片一般根据实际工艺不同为99%~，切片下游产品长丝、短丝，。 浮法玻璃：纯度为，无氢。
热处理：镀锌板分为退火及镀锌工艺，对氮气纯度要求为，要求配H25~20%，设备组成相当复杂。 铝材：一般为，要求无氢，否则会有“氢胞”现象。
汽车空调：基本采用液氮，根据实际情况，采用，结合碳燃烧法完全可以满足要求。 轮胎充氮变压吸附氮气设备 21世纪轮胎竞争的关键在于技术和价格，而轮胎的价格又与制造工艺和技术息息相关，瑞气PSA制氮设备可以协助您在竞争中赢得先机，并已在上海双钱载重轮胎公司实现了有效的价值提升。
国内传统的工艺，钢丝子午线轮胎均使用过热水对轮胎进行定型和硫化没。所谓过热水硫化，指轮胎的定型使用低压蒸汽，轮胎的正硫化过程中，胶囊（类似模具的作用）内充介质为170℃以上高压热水，外温采用低压蒸汽来进行硫化；而充氮硫化是指轮胎的定型使用低压氮气（），轮胎的正硫化过程中，胶囊内充介质为高压蒸汽与高压氮气（）的混合气体，外温采用低压蒸汽来进行硫化，两种方式均是利用高温，将天然橡胶链状的分子结构改变成网状结构，同时将一层层带束层紧密结合起来，并在胎面形成花纹。
氮气硫化，轮胎的性能指标如里程数、耐久性、均匀性、压穿能力试验中，都高于传统过热水硫化的性能指标。制氮设备购置费用基本一年多时间即可收回全部的投资。
目前国内部分轿车用子午线轮胎已经如国外一样广泛采用氮气硫化，如佳通轮胎、玲珑轮胎等，载重子午线轮胎方面，上海双钱轮胎公司是第一家使用，以上厂家均使用瑞气公司生产的氮气设备。 轿车轮胎每条用氮量约： 载重轮胎每条用氮量约：12m3 一般工厂采用氮气回收节约用氮成本，通常考虑40-50%的氮气回收量。
煤矿专用防灭火氮气设备 注氮防灭火的实质是向采空区氧化带内或火区内注入一定流量的氮气，使其氧含量降到7%或3%以下，达到防灭火的目的，其作用有消除瓦斯爆炸危险；防止煤的自然发热和自燃；降低燃烧强度，防止密闭漏风。 其作用原理如图示： 针对矿井情况、产煤量、通风、输送距离、瓦斯含量、自燃发火期的不同，瑞气为客户提供KGZD系列地面固定式和JXZD系列井下移动式两种氮气设备。
该系列设备是温州瑞气空分设备有限公司与煤炭科学研究总院重庆分院联合制造，已取得国家煤矿矿用产品安全标志准用证。 药用变压吸附制氮机 通常易于氧化的水针（青霉素等）和大输液（如氨基酸等）都需要冲氮保护，否则药液在保存期里很容易氧化，亦即变质。
一般是在封装之前，采用前冲氮后冲氮的方式（或单一冲氮），使得安瓿瓶或输液瓶里的氧气浓度降到以下，药液可长时间保质。就目前来讲，一般厂家购买的设备大约是5-20 m3/h，纯度为。
药用制氮机与其他氮气设备不同的是因医药行业国际标准GMP标准规定，与药品或药液接触的部分均采用不锈钢材质及除菌方面的要求，设备需要采用不锈钢材质，设备氮气出口部位加装除菌过滤器装置。也因为药厂对设备的总体要求高，通常会有高端配置。
其他还有原料药制造厂，也需要氮气保护，其用氮工艺更象精细化工厂的用氮方式。通常纯度为，但视工厂规模不同而用量有区别，但相对药用制氮机的用量要大很多。
象浙江医药股份公司及永宁制药厂用量均为300立方/小时。 食品行业制氮设备 主要应用于食品保鲜、冷藏等方面，瑞气空分设备有限公司专利设计的后净化系统，保证产品气无菌、无尘、无异味，减除了食品厂家使用氮。
液氮要如何进行储存呢？洛阳液氮生产厂家——衡山宇气体的工作人员这就来跟大家说说吧！ 由于常态下，洛阳液氮的沸点温度极低，因此对储存条件要求极高。
据介绍，洛阳液氮要储存于阴凉、通风的库房。库温不宜超过30℃。
储区应备有泄漏应急处理设备。 同时，洛阳液氮的储存需要密闭操作，提供良好的自然通风条件。
操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员穿防寒服，戴防寒手套。
防止气体泄漏到工作场所空气中。搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件破损，配备泄漏应急处理设备。
洛阳液氮储存中的安全防护： 工程控制：洛阳液氮储存要进行密闭操作，且提供良好的自然通风条件。 呼吸系统防护：洛阳液氮储存一般不需特殊防护。
但当作业场所空气中氧气浓度低于18%时，必须佩戴空气呼吸器、氧气呼吸器或长管面具。 衣着防护：接触洛阳液氮的时候要戴安全防护面罩，穿防寒服，戴防寒手套。
其他防护：避免高浓度吸入洛阳液氮，防止冻伤。
铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗摘要:阐述了铁道机车车辆轮轨摩擦磨损的现状;研究了内燃机车车轮、闸瓦和钢轨的消耗数量及相应的维修费用;指出了采用适当的新技术之后,在节能降耗方面会产生显著的经济效益。关键词:车轮;轮缘;钢轨;摩擦磨损;铁道机车车辆;节能;降耗众所周知,铁路运输是基于轮轨相互作用产生的黏着牵引力和黏着制动力以实现列车运行的,轮轨间因摩擦磨损在铁路运输中消耗的能量和能源很多,耗资也很大。随着铁路运输向高速、重载发展,因摩擦磨损所致的事故风险也在增加。轮轨接触面形成的各种损伤,不但缩短了轮轨的使用寿命,在严重磨损后还会导致轮对和钢轨失效,危及行车安全。在这方面,即使在高速铁路成功应用的国家,也曾付出过惨重代价。例如:1998年,由于轮轴的疲劳断裂而导致德国ICE高速列车脱轨,造成101人死亡,84人重伤,直接经济损失约2亿马克。与此同时,合理利用资源,实行节能降耗,是我国的一项基本战略决策。为了节约能源,降低铁路运输成本和机车车辆的制造与修理费用,对机车车辆轮轨的摩擦磨损状况,需引起高度的重视。应当采取相应的技术措施,努力将这种磨损造成的损失降低到最小程度,以达到降耗增效的目的。1铁路钢轨的磨耗据铁路工务部门统计,我国铁路有20%~30%的路段钢轨磨损率大于国外严重磨损率指标,有60%的曲线段钢轨因波磨造成严重损伤。摩擦磨损带来的损失很大。钢轨损伤的形态铁路轮轨作用关系复杂,钢轨磨耗损伤的形态主要有钢轨的压溃、侧磨、波磨、剥离等,这些占钢轨总损伤量的80%以上。随着铁路机车车辆的重载与高速化,轮轨间的摩擦磨损也日趋严重,如钢轨的压溃与波磨迅速增长,且发生较为普遍(参见图1)。钢轨的年消耗量据资料记载:“十五”期间,我国铁路钢轨用材每年基本维持在110万t左右,除新线建设之外,其中用于既有线路大修和维修消耗的钢材约为70~80万t/年。据铁道部安检司调查,2003年因钢轨损伤而更换所需的材料及人工费用约为50亿元。其中,因钢轨压溃、侧磨、波磨等导致的损伤,占钢轨总损伤量的80%以上,即40亿元左右。2机车车辆车轮的磨损车轮是铁路机车车辆的重要走行部件。在列车运行中,车轮滚动会使车轮踏面和轮缘发生磨耗,而车轮在钢轨上滑动也会造成踏面损伤。车轮损伤的形态据失效分析统计,铁道机车车辆车轮损伤的主要类型有轮缘磨耗、轮辋疲劳裂纹、热损伤、车轮踏面剥离和崩裂等(参见表1和图2)。因磨耗造成车轮部件失效的主要原因是轮轨接触应力集中、制动热应力疲劳、累积塑性流动变形、夹杂物应力集中、内部缺陷应力集中等。车轮的消耗目前,我国铁路机车、客车和货车约有500万个车轮在运营中。这里所讲的车轮消耗,主要是指磨损后车轮的维修和更换以2006年为例,全路的机车、客车和货车就消耗新轮63·1万只,平均以0·5万元/只计算,所需费用约为31·55亿元。在为完成中国工程院下达的“摩擦磨损与工程应用咨询项目”时,笔者曾于2006年11月赴北京铁路局丰台机务段进行过“铁路机车车辆关键零部件摩擦磨损”的现场调研。从丰台机务段调查了解到:以DF4型机车为例,由于车轮维修或全部更换,该段平均每台机车每年所需人工费和材料费分别为3·3万元和42·4万元,这尚不包括因修理或更换时机车的停运损失。有关该段DF4型机车的旋轮与换轮费用参见表2和表3;若按2005年全路机车保有量17 500台推算,仅机车车轮的维修费用就近5·8亿元。制动闸瓦的消耗在机车车辆制动系统的摩擦制动中,主要有踏面闸瓦制动和盘形制动。我国目前除新造的提速客车和厂修改造的25型客车采用盘形制动外,其他的机车车辆都是采用踏面制动,这对车轮的磨耗是比较严重的。铸铁闸瓦相比合成闸瓦,可以获得较高的黏着系数且摩擦系数稳定,但是磨耗快,成本较高。以丰台机务段DF4、DF4D型机车为例,在1个大修期内,每台DF4型机车需更换闸瓦8次,DF4D型机车需更换闸瓦10次。因此,每台机车的换瓦费用分别为1·2万元和1·5万元。按该段现有DF4型机车35台和DF4D型机车23台计算,这些机车在1个大修期内换瓦的总费用为76·5万3降低轮轨磨耗的技术措施我国《铁路节能技术政策》第11·1条指出:“应注意抗磨减阻材料的推广使用。在全世界生产的能量中,约有30%~40%的能量是消耗在与摩擦有关的场合;我国与摩擦有关的能源消耗约占1/3 ~1/2。任何减轻摩擦、降低磨损的措施,都会直接或间接地节约能源。”针对目前机车车辆轮轨摩擦磨损严重、修理费用高的现象,如果进一步推广应用淬火钢轨、轨面打磨、磨耗型车轮、径向转向架和安装轮轨润滑装置等现有的成熟技术,不但可以明显改善轮轨摩擦磨损的现状,而且可以节约能源和原材料,大大降低消耗,取得显著的经济效益。采用淬火钢轨与维护钢轨波磨问题是轮轨相互作用过程中极其复杂的系统问题,根据不同的线路或区段,合理地选择钢轨,有助于预防钢轨的波磨。例如:淬火钢轨就很少发生波磨,因为它有较高的强度和硬度。因此,建议在轨道波磨区段采用屈服强度较高的钢轨。此外,轨面打磨也是主要防护手段,轨面打磨可减小车体的振动和车轮对钢轨冲击力所造成的磨损。实践表明,它可延长波磨轨寿命50%以上。从调查得知,若采用淬火钢轨、侧面涂油和适时的钢轨打磨等技术,仅钢轨材料一项每年就可节约费用20亿元左右,因减磨而节约的能耗费用也是很大的。采用磨耗型车轮踏面车轮磨损失效的形式主要有踏面磨耗到限和轮缘磨耗到限。铁道部对机车车辆车轮踏面的使用与维修都有相应的标准,如《DF4型内燃机车段修规程》第3·11·6·8条中规定:踏面磨耗深度不大于7 mm;而采用轮缘高度为25 mm的磨耗型踏面时,踏面磨耗深度不大于10 mm。磨耗达到或超过这些标准,就会危及行车安全。早期的车轮踏面为锥型踏面。锥型踏面在使用初期磨损很快,当磨损到一定程度后,磨损速率开始减缓,踏面形状趋于稳定。通过长期观察和试验发现,如果在车轮踏面设计时就采用磨耗型的车轮踏面廓形,可有效地减轻轮轨接触应力,迅速降低轮轨磨耗,有效延长轮轨使用寿命。四方车辆研究所在对北京、广州、济南等铁路局的机车车轮外形轮廓实测的基础上,设计了小半径曲线区段使用的JM磨耗型车轮踏面。长期的运用结果表明,应用该外形设计后,与原锥型踏面车轮相比,轮缘减磨可达30%~70%.一些铁路局根据各自所管辖线路的特点,也分别研制了多种形式的车轮踏面。如上海铁路局研发的ST系列磨耗型踏面,就取得了很好的减磨效果(参见表5)。表5上海铁路局DF11型0072号机车车轮磨耗数据对比由表5可知,采用ST-2型踏面后,机车每万公里的轮缘磨耗率从0·304 mm降至0·190 mm,降低了38%,车轮踏面剥离的故障也明显减少。据有关资料分析:机车车辆若采用磨耗型车轮踏面,每台机车每年可节约费用1·5万元。采用径向转向架传统的机车转向架,因传递牵引力和保证直线上走行性能的需要,各轴基本上是被约束成相互平行的。在通过曲线时,这种刚性定位的轮对与钢轨之间会形成明显的冲角,从而使轮、轨都产生严重的磨耗。曲线半径越小,磨耗越严重。为降低轮、轨的磨耗,近年来国内外开展了机车径向转向架研究,并取得了很好的效果。两种不同转向架通过曲线时的运行示意图见图3。再举几个例子,以说明装用径向转向架后轮缘的磨耗情况。戚墅堰机车有限公司生产的首台装用径向转向架的DF8B型7001号机车,在上海铁路局进行的线路运用考核结果表明:与同轴重、装有传统转向架且带轮轨润滑装置的DF8B型机车相比,前者的轮缘磨耗仅为16%。【下转第8页】【上接第4页】资阳机车有限公司对径向转向架机车与传统转向架机车在曲线上的冲角也进行了对比测试。测试结果表明:仅就径向转向架冲角减少的程度而言,轮缘磨耗至少降低了45%。大连机车车辆有限公司生产的DF4D型径向转向架机车,在柳州至怀化区段的客、货运牵引数据表明,与装用传统转向架相比,机车车轮的轮缘磨耗下降了74%。据有关资料分析:若采用径向转向架技术,每台机车每年可节约费用5·8万元。安装轮轨润滑装置润滑对减磨起着十分重要的作用。我国《铁路节能技术政策》第3·6条强调指出:“内燃机车和电力机车要加装新型轮轨自动润滑装置,减少磨耗和阻力,降低机车能耗。”以丰台机务段为例,安装轮轨自动润滑装置取得了较好的效果。该段有118台机车在安装了铁道科学研究院研制的华宝2号轮轨润滑装置后,使每台机车的旋轮公里数由10万km延长至18万km,车轮寿命由30万km延长至80万km。除机车因车轮寿命延长产生的巨大社会效益和经济效益之外,每台机车每年可节省旋轮(或换轮)费用1万元。丰台机务段的118台机车,每年可直接节省旋轮(或换轮)费用118万元。按全路17 500台机车推算,每年可直接节省旋轮(或换轮)费用1·75亿元。其投入产出比为1∶20。事实说明:通过安装轮轨自动润滑装置,对轮轨进行润滑后,不但可以减缓轮缘的磨耗,而且经济效益十分可观。4结语综上所述,在铁路运输中,机车车辆轮轨的摩擦磨损已成为相当严重的问题。大量的钢轨与车轮磨损,不但增加了材料的消耗,提高了修理成本而且降低了运输的效率,增加了能源的消耗。为此提出以下建议。(1)从设计、制造到运输、修理,所有与此相关的人员,对机车车辆轮轨的摩擦磨损状况,都应当高度重视,并采取相应的对策。(2)对目前已被证实具有良好减磨效果的措施,应进一步加大推广应用力度。例如:对钢轨进行适当的热处理和打磨,开发新型闸瓦,扩大磨耗型踏面车轮、径向转向架和轮轨润滑装置的装车应用等。(3)在今后的技术引进或产品自主创新的研发中,应更加重视对产品的摩擦副及磨损件标准的研究。与此同时,应寻求和开发更适应轮轨摩擦副的新材料、新技术、新工艺,以延长关键摩擦磨损件的使用寿命,进而达到节能、降耗和增效的目的。
地铁快线设计中几个技术问题的探讨和思考论文
无论是在学校还是在社会中，大家对论文都再熟悉不过了吧，借助论文可以有效提高我们的写作水平。那么你知道一篇好的论文该怎么写吗？下面是我为大家整理的地铁快线设计中几个技术问题的探讨和思考论文，希望对大家有所帮助。
我国城市轨道交通建设正在迅猛发展，至2014年12月31日，中国内地已有22个城市94条城市轨道交通建成并运营，运营总里程2886km。目前东莞、贵阳、青岛、合肥、南昌、福州和厦门等城市也在修建，预计到2020年，国内将有约40个城市发展轨道交通，总规划里程7000多km。在这些已建成和正在建设的城市轨道交通中，绝大多数为位于中心城区的一般地铁制式线路，设计的最高运行速度主要有80km/h和100km/h2种，其运营组织与车辆选型、系统配置与土建工程配套等均可按现行的GB50157—2013《地铁设计规范》、建标104—2008《城市轨道交通工程项目建设标准》、GB50490—2009《城市轨道交通技术规范》及相关专业的规范进行设计。而已经建成开通的广州地铁3号线、上海地铁16号线和正在建设即将于2016年开通的东莞城市快速轨道交通R2线、深圳地铁11号线等，为连接中心城区与相应组团的地铁快线，设计的最高运行速度均为120km/h，已超过《地铁设计规范》规定的最高运行速度不超过100km/h的适用范围，因此在这几条线路的设计中，不能完全按现行地铁规范进行设计，需要根据最高运行速度为120km/h的地铁快线特点对相关的设计参数进行研究论证后采用。结合广州地铁3号线和东莞市城市快速轨道交通R2线工程的设计，重点研究120km/h地铁快线设计的一些基本特征及在地铁快线设计中现行《地铁设计规范》存在的不足，特别是速度目标值、列车编组及空气动力学等方面，以期为今后地铁快线设计规范的制定提供参考。
1地铁快线的线路设计特征
随着城市轨道交通的发展，中心城区的地铁线路密度越来越大，网络逐步完善，地铁的建设逐步向郊区辐射，为了实现中心城区与周边卫星城(镇)或卫星城之间高速、便捷、环保的出行方式，地铁快线应运而生。如广州地铁3号线主要是连接广州中心城区与番禺，深圳11号线是连接福田中心区与宝安区碧头，上海地铁16号线是连接浦东新区龙阳路与临港新城。同时随着经济的发展，我国一些经济较发达的地级市也开始规划建设地铁，由于城市空间结构的原因，这些地级市的行政机构相对分散，为了加强各行政机构与城市中心城区之间的联系，突出中心城区的首位度，也需修建高速、便捷、环保的地铁快线线路，如东莞城市快速轨道交通R2线。这几条地铁快线线路具有以下共同的特点。
1)线路长度较长，但车站数量较少，最大站间距和平均站间距都比一般地铁线路大。在城市地铁中，一般的地铁线路长度大多在35km以内，最大站间距控制在以内，平均站间距为～，而地铁快线的线路长度大多为50km以上，最大站间距超过5km，平均站间距达～，是一般地铁线路的2倍以上，并且超过的长大区间个数较多。
2)由于城市的空间形态布置及规划发展的不均衡，这几条地铁快线线路的敷设在中心城区或卫星城内站间距小(和一般地铁的站间距接近)，但在中心城区与卫星城、2个卫星城之间，车站的站间距较大。
由于这些线路长度较长，最大站间距和平均站间距比较大，给列车在区间运行带来了较好的运行条件，使得列车的最高运行速度可以提高。由于车站数量较少，停站次数减少，在相同线路长度下，列车的运行时间缩短，但当列车在区间的运行速度提高到一定数值后，乘客和司机会出现胸闷、耳鸣和耳痛等身体不适情况。城市空间结构、城市规划形成的线路敷设方式、站点设置的特点直接影响到整条线路系统制式、速度目标值、车辆选型的选择，下面就这几个主要技术问题进行研究。
2相关设计技术问题探讨和思考
系统制式的选择、速度目标值、车辆选型与列车编组方案
系统制式的选择、速度目标值的`确定、车辆选型与列车编组方案是地铁快线设计的重要基础参数，对工程建设、运营有较大影响，合理的确定上述参数是地铁快线设计的首要任务。
系统制式的选择
系统制式的选择一般应从客流等级和特征、线路和环境条件、系统本身的技术成熟性和先进性、运营的可靠性和成本以及建设工期和工程投资等方面进行分析，其决策还受到国家的产业政策、城市的经济实力、文化传统和价值取向等因素的影响。
目前，国内外采用的轨道交通系统有常规的钢轮钢轨系统、直线电机运载系统、磁悬浮系统、单轨系统和新交通系统(AGT)等。
各种制式的优缺点分析如下：
1)铁路制式动车组技术成熟、速度高，在国内铁路系统使用广泛。但是，由于铁路制式动车组采用交流制式供电，对线路经过地区的通信、电子设备以及相应制造业干扰较大，需要增加大量的防干扰措施。因此，采用交流制式供电的线路一般都敷设在城市之间，其线路通道多为城市规划控制的交通走廊，对交流牵引的防干扰没有较高的要求，地铁快线沿线线路在许多繁华地带敷设，对电磁防干扰要求较高。同时，线路穿越城市市区或组团中心时，均采用地下线的敷设方式，地下车站和区间由于国铁动车组限界要求较高，土建工程投资较大。
2)中低速磁浮系统技术先进，特别是具有无轮轨磨耗，无传动系统，具有运行噪声低、维护成本低等明显优势。但是，中低速磁浮系统在世界范围内的实际商业运营经验不足，在我国国内尚在研究及初步使用阶段，北京S1线、长沙中低速磁浮工程目前正处于研究、建设阶段。因此，存在建设成本和工期2个方面的较大风险，目前国家对中低速磁浮系统的产业导向尚不明朗，因而存在国内缺乏产业支持的风险，从而也会带来运营维护成本高的风险。
3)单轨系统技术成熟，在日本使用较为广泛，我国的重庆市轨道交通2，3号线均采用跨坐式单轨系统，现已建成开通运营。单轨系统采用橡胶轮，具有黏着力大、运行噪声较低等优点，但其运行阻力大，胶轮磨耗量大。因此，存在运营成本较高、橡胶粉尘对环境影响较严重等问题。随着直线电机系统和低速磁悬浮等非黏着系统在城市轨道交通领域的发展，单轨系统技术在我国发展前景并不明朗。由于单轨系统的核心技术几乎完全掌握在日本公司的手上，车辆和系统设备的造价高，车辆采购投资较高。同时，国内缺乏相关产业的支持，运营所需的备品备件价格和维修成本难以下降到合理的程度。
4)AGT系统具有运行噪音低、曲线半径小等特点，且技术较中低速磁浮系统成熟，但是该系统实际最高运行速度只有80km/h，对地铁快线快速出行的运营要求适应性较差，并和单轨胶轮系统一样存在阻力大、磨耗大和橡胶粉污染等问题。同时，该系统在我国国内尚属空白，存在建设成本、工期2个方面的较大风险，由于在国内缺乏产业支持，还存在运营维护成本高的风险。
通过以上初步分析，从“安全可靠、技术成熟、舒适快捷、经济实用”的原则出发，地铁快线设计可以不考虑铁路动车组、中低速磁悬浮、单轨系统和AGT系统，而应在普通钢轮/钢轨系统和直线电机运载系统间进行比选，这2种系统都可以较好地适应地铁快线的运量要求。但从现有的技术看，已运营的直线电机运载系统的最高运行速度为100km/h(纽约机场线、北京机场线)，由于直线电机功率的限制，选择速度为120km/h的直线电机车辆困难。而对于地铁A，B型车，速度达到120km/h的已有成熟车型(广州地铁3号线B型车、上海地铁16号线)。因此地铁快线设计建议优先选择地铁制式的普通钢轮/钢轨系统。
速度目标值
速度目标值的选择，与规划的出行时间目标要求、线路敷设方式、站间距的大小和线网的资源共享等因素有关，在设计过程中，需根据上述条件进行80，100，120km/h的速度目标综合比选，必要时还需进行140km/h的速度目标值比选，最终确定设计线路的速度目标值。
以东莞市城市快速轨道交通为例，《东莞市城市快速轨道交通网络规划》提出的运输规划出行时间目标要求如下：
1)莞城—松山湖——约20min;
2)莞城—虎门——约30min。
根据运输规划出行时间目标要求，结合东莞市城市轨道交通R1～R3线线路平纵断面及车站分布，本次对采用80，100，120km/h最高运行速度车辆的平均旅行速度、旅行时间进行分析计算，并与规划时间目标进行比较。
为满足东莞市区—常平、东莞市区—虎门的规划出行时间目标要求，东莞城市轨道交通R1线、R2线、R3线均需采用最高运行速度为120km/h的车辆。
另外，关于速度目标值，在目前的设计中，信号ATP的值一般比设计的最高运行速度低3～5km/h，ATO的值在ATP的基础上又下降3～5km/h，因此最后列车自动驾驶的速度比设计的最高运行速度低近10km/h，而车辆的构造速度比列车最高运行速度高5～10km/h，整条线路的技术标准(线路、车辆、限界、土建工程、轨道等)均按最高运行速度进行设计，这就造成了工程的浪费，建议在地铁快线设计中，信号ATP的值就按最高运行速度控制，ATO的值根据与信号供应商沟通情况做适当降低，但降低值以不超过5km/h为宜。
车辆选型及列车编组方案
车辆选型主要根据运营需求(线网服务标准、运输能力)、出行时间要求、舒适度要求、安全性需求、环境需求及线网资源共享等综合考虑。
列车编组方案主要根据初、近、远期最大单向断面预测客流资料、旅客的出行特征(地铁快线的旅客平均出行距离和全程运行时间均远大于一般地铁，其平均出行距离达到了15km左右，全程旅行时间均在1h左右，乘客乘车时间平均超过15min)、乘车的舒适度(按照一定的站立标准，适当的增加坐席率)，按满足客流预测的远期单向高峰小时最大断面客流量的需求，并留有10% ～15%富余量的系统能力来进行设计。在设计过程中，需根据初、近、远期最大单向断面预测客流资料进行多方案比选，最终确定列车的编组方案，列车编组方案对土建工程的投资影响较大。
由于缺乏相应的地铁快线设计规范，各条快线的系统最大设计能力、座椅布置、每平方米的站立标准均不同，根据对东莞轨道交通R2线、深圳地铁11号线及广州地铁3号线的初步研究，考虑到地铁快线的速度目标值比较高(最高运行速度为120km/h)、平均出行距离长(达到了15km左右)、全程旅行时间长(均在1h左右)、乘客乘车时间平均长(超过15min)，建议系统的最大设计能力按不超过27对/h设计(地铁设计规范要求不小于30对/h)、座椅按纵横式混合布置(增加坐席率，地铁车辆通常为纵列式布置)、站立标准按5人/m2考虑(地铁设计规范为5～6人/m2)。
乘客舒适度与空气动力学
根据广州地铁3号线运营的反馈信息，当列车在长度为、内径的盾构隧道——番禺广场站至市桥站区间运行，列车最高运行速度接近120km/h时，乘客和司机会出现胸闷、耳鸣和耳痛等身体不适情况。针对这一情况，在东莞轨道交通R2线、深圳地铁11号线的设计时，均开展了隧道空气动力学的研究，并在设计中采取了如下主要措施：地下长大区间采用大断面隧道(按隧道阻塞比小于考虑，盾构隧道内径、矿山法隧道的内轮廓净面积不小于28m2)、列车突入洞口处设带有减压孔的缓冲结构(主要在地下线与地面线过渡的明挖段设置)、提高列车气密性指数、采用流线型车头。这些措施已经过专题研究论证，目前已在工程的设计和建设中被采用，待2016年初这2条线路建成通车后才能验证。
土建工程设计及道岔选型
土建工程设计
土建工程按100a的使用寿命进行设计，且一经实施后，若远期客流增加较多，车站规模不够，对土建工程进行改造，不仅影响运营，而且改造的成本较高、废弃工程量较大、施工风险极大。为避免出现上述现象，在设计中需结合远期最大单向断面预测客流资料，并对远期客流的抗风险能力进行分析，结合城市的整体规划和经济发展，按具备包容高水平客流状态的能力来进行综合设计。设计过程中，建议车站规模可以按远期车辆编组的有效站台长度进行设计并一次建成，在运营的初、近期，可根据客流资料和设计的列车编组来设计站台上屏蔽门或安全门开启的范围，当客流上升接近设计客流时，在局部改造屏蔽门或安全门及升级列车信号系统等，以达到设计的能力。目前东莞城市快速轨道交通R2线、深圳地铁11号线的车站有效站台长度分别是按远期6辆编组B型车120m的长度和远期8辆编组A型车186m的长度一次建成的。
道岔选型
道岔的选型主要是根据正线和辅助线的最高运行速度来确定相应的道岔号数。普通地铁线路列车最高运行速度不超过100km/h，正线及辅助线可选用9号曲尖轨道岔，其直向过岔速度≤100km/h，侧向过岔速度≤35km/h。在地铁快线设计中，当区间列车最高运行速度超过100km/h时，9号道岔已不能满足线路使用要求，需选用大型号道岔，提高列车过岔速度，建议地铁快线选用12号道岔，其直向过岔速度≤120km/h，侧向过岔速度≤50km/h。
牵引供电制式
根据国家标准，城市轨道交通牵引供电有DC750V和DC1500V2种电压可供选择。DC1500V由于电压较高、牵引变电所数目少、运营电能损耗小，且供电距离长、供电区间内列车较多，利于车辆再生制动能量的吸收。目前DC1500V已逐步成为城市轨道交通牵引供电系统的发展趋势。
列车授流方式有接触轨和架空接触网2种方式可供选择。接触轨零部件少、结构简单、安装位置低、维护工作量小、维护成本低，对城市景观无影响，对人身安全防护措施要求高。架空接触网有刚性和柔性2种，刚性接触网一般用于地下区段，也具有结构简单、维护工作量小等优点，但安装位置较高，维护仍须配备专用设备;柔性接触网一般用于地上区段，其安装结构复杂、零部件多，存在断线、钻弓等事故隐患，高空检修作业时，需要的人员多，抢修和恢复比较困难，需要专用检修设备，柔性接触网安装在地面或高架桥上会对城市景观造成一定影响。
地铁快线中高架桥占有较大的比例，在高架桥梁上，若安装柔性架空接触网，对城市景观有一定影响，建议采用接触轨授流方式，以减少对城市景观的影响，利于城市的长远发展和高架结构的可持续发展。
3结论与建议
结论
1)地铁快线主要为连接中心城区与卫星城、2个卫星城之间的城市地铁线路，线路的站间距较大，选择120km/h的速度目标值可达到技术、经济和社会效果最佳。
2)考虑到地铁快线的速度目标值比较高、平均出行距离长、全程旅行时间长和乘客乘车时间平均长，地铁快线的系统最大设计能力按不超过27对/h设计、座椅按纵横式混合布置、站立标准按5人/m2考虑。
3)为了充分发挥地铁快线的综合效益，在设计中，信号ATP的值按最高运行速度控制，ATO的值根据与信号供应商沟通情况做适当降低，但降低值以不超过5km/h为宜。
4)为了提高乘客的舒适度，对于地下长大区间采用大断面隧道、列车突入洞口处设带有减压孔的缓冲结构(主要在地下线与地面线过渡的明挖段设置)、提高列车气密性指数、采用流线型车头。
5)车站规模按远期车辆编组的有效站台长度进行设计并一次建成。
6)选用接触轨供电的方式。
建议
由于我国暂时还没有运行速度为100～120km/h的地铁快线设计规范，在地铁快线设计时，先参照《地铁设计规范》、《城市轨道交通工程项目建设标准》和《城市轨道交通技术规范》等进行技术标准的初步拟定，然后结合运行速度为100～120km/h的特征开展专题研究及专家论证确定技术标准，在这个过程中，由于受到技术水平和认识的限制，难免有些缺憾，建议加快地铁快线设计规范的出台，以指导工程的设计和建设。
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大学物理-光学|3.偏振.mp4|2.干涉.mp4|1.衍射.mp4
光的干涉应用的新进展 光的干涉无处而不在，如在日光照射下，肥皂泡的薄层色及昆虫翅膀上的彩色便是最明显的例子。这仅在生活中光的干涉便随处可见，那么在它的实际应用岂不更让人意想不到。光的干涉最要的前提条件就是：必须满足传播方向相同、初相位恒定、频率相同。对于光干涉最开始的意愿是为了测单色光的波长，然而现在我们熟悉的照相机便也运用了光的干涉，普通照相是把照相机的镜头对着被拍摄的物体，让从物体上反射的光进入镜头，在感光底片上产生物体的像。感光底片上记录的是从物体上各点反射出来的光的强度。一、全息照相是应用光的干涉来实现的。它用激光（是良好的相干光）作光源。全息照相的原理如图所示，激光束被分成两部分：一部分射向被摄物体，另一部分射向反射镜（这束光叫参考光束）。从物体上反射出来的光（叫做物光束）具有不同的振幅和相位，物光束和从反射镜来的参考光束都射到感光片上，两束光发生干涉，在感光片上产生明暗的干涉条纹，感光片就成了全息照相。干涉条纹的明暗记录了干涉后光的强度，干涉条纹的形状记录了两束光的位相关系。 从全息照片的干涉条纹上不能直接看到物体的像，为了现出物体的像，必须用激光束（参考光束）去照射全息照片，当参考光束通过全息照片时，便复现出物光束的全部信息，于是就能看到物体的像。二、光学千涉生物传感器的建立及其在多种生物分子识别中的应用1.光学千涉生物传感器系统的设置(1)光学干涉生物传感器的硬件构成 (2)聚荃乙烯薄膜厚度与光学常数的测定及软件的编译2.光学干涉生物传感器敏感膜的构建3.光学干涉生物传感器在多种类型分子识别中的应用(1)酶标记的表面抗原一表面抗体相互作用(2)寡核昔酸分子杂交实验(3) L一天冬酞胺酶B细胞表位的筛选(4)不同细胞与固定化凝集素的相互作用三、当前光刻技术的主要研究领域及进展 1．光学光刻 光学光刻是通过光学系统以投影方法将掩模上的大规模集成电路器件的结构图形"刻"在涂有光刻胶的硅片上，限制光刻所能获得的最小特征尺寸直接与光刻系统所能获得的分辨率直接相关，而减小光源的波长是提高分辨率的最有效途径。因此，开发新型短波长光源光刻机一直是国际上的研究热点。 2．极紫外光刻（EUVL）极紫外光刻用波长为10-14纳米的极紫外光作 光源。虽然该技术最初被称为软X射线光刻，但实际上更类似于光学光刻。所不同的是由于在材料中的强烈吸收，其光学系统必须采用反射形式。如果EUVL得到应用，它甚至可能解决2012年的微米及以后的问题，对此发展应予以足够重视。总的来说，随着科学技术的迅速发展，在科学和技术领域中人们不断地利着光的干涉原理解决了许多复杂的实际问题。让我们更加深刻的认识光的干涉现象，以便日后更好的利用光的干涉知识解决生产及生活中的问题
分光计的调节及其棱镜折射率的测定研究与分析杨贵宏（08物理2班 200802050253）引言：我们的生活离不开阳光，通常我们认为阳光是一种单色光（单一波长的光）。其实，笼罩在我们周围的光线本身是复色光（由两种或两种以上的单色光组成的光线），他是由不同波长波线的单色光组成的。广义的说，具有周期性的空间结构或光学性能（如透射率、折射率）的衍射屏，统称光栅。光栅的种类很多，有透射光栅和反射光栅，有平面光栅和凹面光栅，有黑白光栅和正弦光栅，有一维光栅，二维光栅和三维光栅，等等。此次实验所使用的光栅是利用全息照相技术拍摄的全息透射光栅光栅的表面若被污染后不易清洗，使用时应特别注意。分光计是一种能精确测量角度的光学仪器，常用来测量材料的折射率、色散率、光波波长和进行光谱观测等。由于该装置比较精密，控制部件较多而且复杂，所以使用时必须严格按照一定的规则和程序进行调整，以便测量出准确的结果。摘要： 分光计是一种能精确测量折射角的典型光学仪器，经常用来测量材料的折射率、色散率、光波波长和进行光谱观测等。由于该装置比较精密，控制部件较多而且操作复杂，所以使用时必须严格按照一定的规则和程序进行调整，方能获得较高精度的测量结果。关键词：分光计、棱镜、折射率Abstract: The spectrometer can accurately measure the angle of refraction is a typical optical instruments, often used to measure the material's refractive index, dispersion rate, wavelength, and spectral observations. As the more sophisticated devices, control components and operation are more complex, and therefore must be used strictly in accordance with certain rules and procedures to adjust to get the high precision measurement : spectrometer, prism, the refractive index二、实验目的： 1、了解分光计结构，学会正解调节和使用分光计的方法； 2、用分光计测量三棱镜的顶角； 3、学会用最小偏向角法测量三棱镜的折射率。三、实验仪器：分光计主要由五个部件组成：三角底座，平行光管、望远镜、刻度圆盘和载物台。图中各调节装置的名称及作用见表1。 图 1分光计基本结构示意图表1 分光计各调节装置的名称和作用代号 名称 作用1 狭缝宽度调节螺丝 调节狭缝宽度，改变入射光宽度2 狭缝装置 3 狭缝装置锁紧螺丝 松开时，前后拉动狭缝装置，调节平行光。调好后锁紧，用来固定狭缝装置。4 平行光管 产生平行光5 载物台 放置光学元件。台面下方装有三个细牙螺丝7，用来调整台面的倾斜度。松开螺丝8可升降、转动载物台。6 夹持待测物簧片 夹持载物台上的光学元件7 载物台调节螺丝（3只） 调节载物台台面水平8 载物台锁紧螺丝 松开时，载物台可单独转动和升降；锁紧后，可使载物台与读数游标盘同步转动9 望远镜 观测经光学元件作用后的光线10 目镜装置锁紧螺丝 松开时，目镜装置可伸缩和转动（望远镜调焦）；锁紧后，固定目镜装置11 阿贝式自准目镜装置 可伸缩和转动（望远镜调焦）12 目镜调焦手轮 调节目镜焦距，使分划板、叉丝清晰13 望远镜光轴仰角调节螺丝 调节望远镜的俯仰角度14 望远镜光轴水平调节螺丝 调节该螺丝，可使望远镜在水平面内转动15 望远镜支架 16 游标盘 盘上对称设置两游标17 游标 分成30小格，每一小格对应角度 1’18 望远镜微调螺丝 该螺丝位于图14－1的反面。锁紧望远镜支架制动螺丝 21 后，调节螺丝18，使望远镜支架作小幅度转动19 度盘 分为360°，最小刻度为半度（30′），小于半度则利用游标读数20 目镜照明电源 打开该电源20，从目镜中可看到一绿斑及黑十字21 望远镜支架制动螺丝 该螺丝位于图14－1的反面。锁紧后，只能用望远镜微调螺丝18使望远镜支架作小幅度转动22 望远镜支架与刻度盘锁紧螺丝 锁紧后，望远镜与刻度盘同步转动23 分光计电源插座 24 分光计三角底座 它是整个分光计的底座。底座中心有沿铅直方向的转轴套，望远镜部件整体、刻度圆盘和游标盘可分别独立绕该中心轴转动。平行光管固定在三角底座的一只脚上25 平行光管支架 26 游标盘微调螺丝 锁紧游标盘制动螺丝27后，调节螺丝26可使游标盘作小幅度转动27 游标盘制动螺丝 锁紧后，只能用游标盘微调螺丝26使游标盘作小幅度转动28 平行光管光轴水平调节螺丝 调节该螺丝，可使平行光管在水平面内转动29 平行光管光轴仰角调节螺丝 调节平行光管的俯仰角四、实验原理：三棱镜如图1 所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角 称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。图2三棱镜示意图 1．反射法测三棱镜顶角 如图2 所示，一束平行光入射于三棱镜，经过AB面和AC面反射的光线分别沿 和 方位射出， 和 方向的夹角记为 ，由几何学关系可知： 图3反射法测顶角2．最小偏向角法测三棱镜玻璃的折射率假设有一束单色平行光LD入射到棱镜上，经过两次折射后沿ER方向射出，则入射光线LD与出射光线ER间的夹角 称为偏向角，如图3所示。 图4最小偏向角的测定转动三棱镜，改变入射光对光学面AC的入射角，出射光线的方向ER也随之改变，即偏向角 发生变化。沿偏向角减小的方向继续缓慢转动三棱镜，使偏向角逐渐减小；当转到某个位置时，若再继续沿此方向转动，偏向角又将逐渐增大，此位置时偏向角达到最小值，测出最小偏向角 。可以证明棱镜材料的折射率 与顶角 及最小偏向角的关系式为 实验中，利用分光镜测出三棱镜的顶角 及最小偏向角 ，即可由上式算出棱镜材料的折射率 。实验内容与步骤：1．分光计的调整（分光计结构如右图所示） 在进行调整前，应先熟悉所使用的分光计中下列螺丝的位置： ①目镜调焦(看清分划板准线)手轮； ②望远镜调焦(看清物体)调节手轮(或螺丝)；③调节望远镜高低倾斜度的螺丝；④控制望远镜(连同刻度盘)转动的制动螺丝；⑤调整载物台水平状态的螺丝；⑥控制载物台转动的制动螺丝；⑦调整平行光管上狭缝宽度的螺丝；⑧调整平行光管高低倾斜度的螺丝； 图5 ⑨平行光管调焦的狭缝套筒制动螺丝。(1)目测粗调。将望远镜、载物台、平行光管用目测粗调成水平，并与中心轴垂直(粗调是后面进行细调的前提和细调成功的保证)。(2)用自准法调整望远镜，使其聚焦于无穷远。①调节目镜调焦手轮,直到能够清楚地看到分划板"准线"为止。 ②接上照明小灯电源，打开开关，可在目镜视场中看到如图4所示的“准线”和带有绿色小十字的窗口。 图6目镜视场 ③将双面镜按图5所示方位放置在载物台上。这样放置是出于这样的考虑：若要调节平面镜的俯仰，只需要调节载物台下的螺丝a1或a2即可，而螺丝a3的调节与平面镜的俯仰无关。图7平面镜的放置 ④沿望远镜外侧观察可看到平面镜内有一亮十字，轻缓地转动载物台，亮十字也随之转动。但若用望远镜对着平面镜看，往往看不到此亮十字，这说明从望远镜射出的光没有被平面镜反射到望远镜中。我们仍将望远镜对准载物台上的平面镜，调节镜面的俯仰，并转动载物台让反射光返回望远镜中，使由透明十字发出的光经过物镜后（此时从物镜出来的光还不一定是平行光），再经平面镜反射，由物镜再次聚焦，于是在分划板上形成模糊的像斑（注意：调节是否顺利，以上步骤是关键）。然后先调物镜与分划板间的距离，再调分划板与目镜的距离使从目镜中既能看清准线，又能看清亮十字的反射像。注意使准线与亮十字的反射像之间无视差，如有视差，则需反复调节，予以消除。如果没有视差，说明望远镜已聚焦于无穷远。 (3)调整望远镜光轴，使之与分光计的中心轴垂直。 平行光管与望远镜的光轴各代表入射光和出射光的方向。为了测准角度，必须分别使它们的光轴与刻度盘平行。刻度盘在制造时已垂直于分光计的中心轴。因此，当望远镜与分光计的中心轴垂直时，就达到了与刻度盘平行的要求。具体调整方法为：平面镜仍竖直置于载物台上，使望远镜分别对准平面镜前后两镜面，利用自准法可以分别观察到两个亮十字的反射像。如果望远镜的光轴与分光计的中心轴相垂直，而且平面镜反射面又与中心轴平行，则转动载物台时，从望远镜中可以两次观察到由平面镜前后两个面反射回来的亮十字像与分划板准线的上部十字线完全重合，如图6（c）所示。若望远镜光轴与分光计中心轴不垂直，平面镜反射面也不与中心轴相平行，则转动载物台时，从望远镜中观察到的两个亮十字反射像必然不会同时与分划板准线的上部十字线重合，而是一个偏低，一个偏高，甚至只能看到一个。这时需要认真分析，确定调节措施，切不可盲目乱调。重要的是必须先粗调：即先从望远镜外面目测，调节到从望远镜外侧能观察到两个亮十字像；然后再细调：从望远镜视场中观察，当无论以平面镜的哪一个反射面对准望远镜，均能观察到亮十字时，如从望远镜中看到准线与亮十字像不重合，它们的交点在高低方面相差一段距离如图6(a)所示。此时调整望远镜高低倾斜螺丝使差距减小为h/2，如图6(b)所示。再调节载物台下的水平调节螺丝，消除另一半距离，使准线的上部十字线与亮十字线重合，如图6(c)所示。之后，再将载物台旋转180o ，使望远镜对着平面镜的另一面，采用同样的方法调节。如此反复调整，直至转动载物台时，从平面镜前后两表面反射回来的亮十字像都能与分划板准线的上部十字线重合为止。这时望远镜光轴和分光计的中心轴相垂直，常称这种方法为逐次逼近各半调整法。图8亮十字像与分划板准线的位置关系 （4）调整平行光管 用前面已经调整好的望远镜调节平行光管。当平行光管射出平行光时，则狭缝成像于望远镜物镜的焦平面上，在望远镜中就能清楚地看到狭缝像，并与准线无视差。 ①调整平行光管产生平行光。取下载物台上的平面镜，关掉望远镜中的照明小灯，用钠灯照亮狭缝，从望远镜中观察来自平行光管的狭缝像，同时调节平行光管狭缝与透镜间的距离，直至能在望远镜中看到清晰的狭缝像为止，然后调节缝宽使望远镜视场中的缝宽约为1mm。 ②调节平行光管的光轴与分光计中心轴相垂直。望远镜中看到清晰的狭缝像后，转动狭缝（但不能前后移动）至水平状态，调节平行光管倾斜螺丝，使狭缝水平像被分划板的中央十字线上、下平分，如图7(a)所示。这时平行光管的光轴已与分光计中心轴相垂直。再把狭缝转至铅直位置，并需保持狭缝像最清晰而且无视差，位置如图7(b)所示。图9狭缝像与分划板位置 至此分光计已全部调整好，使用时必须注意分光计上除刻度圆盘制动螺丝及其微调螺丝外，其它螺丝不能任意转动，否则将破坏分光计的工作条件，需要重新调节。 2. 测量 在正式测量之前，请先弄清你所使用的分光计中下列各螺丝的位置：①控制望远镜（连同刻度盘）转动的制动螺丝；②控制望远镜微动的螺丝。(1)用反射法测三棱镜的顶角 如图2 所示，使三棱镜的顶角对准平行光管，开启钠光灯，使平行光照射在三棱镜的AC、AB面上，旋紧游标盘制动螺丝，固定游标盘位置，放松望远镜制动螺丝，转动望远镜（连同刻度盘）寻找AB面反射的狭缝像，使分划板上竖直线与狭缝像基本对准后，旋紧望远镜螺丝，用望远镜微调螺丝使竖直线与狭缝完全重合，记下此时两对称游标上指示的读数 、 。转动望远镜至AC面进行同样的测量得 、 。可得 三棱镜的顶角 为 重复测量三次取平均。(2) 棱镜玻璃折射率的测定 分别放松游标盘和望远镜的制动螺丝，转动游标盘（连同三棱镜）使平行光射入三棱镜的AC面，如图3 所示。转动望远镜在AB面处寻找平行光管中狭缝的像。然后向一个方向缓慢地转动游标盘（连同三棱镜）在望远镜中观察狭缝像的移动情况，当随着游标盘转动而向某个方向移动的狭缝像，正要开始向相反方向移动时，固定游标盘。轻轻地转动望远镜，使分划板上竖直线与狭缝像对准，记下两游标指示的读数，记为 、 ；然后取下三棱镜，转动望远镜使它直接对准平行光管，并使分划板上竖直线与狭缝像对准，记下对称的两游标指示的读数，记为 、 ，可得 重复测量三次求平均。用上式求出棱镜的折射。五、实验注意事项：1．望远镜、平行光管上的镜头，三棱镜、平面镜的镜面不能用手摸、揩。如发现有尘埃时，应该用镜头纸轻轻揩擦。三棱镜、平面镜不准磕碰或跌落，以免损坏。 2．分光计是较精密的光学仪器，要加倍爱护，不应在制动螺丝锁紧时强行转动望远镜，也不要随意拧动狭缝。 3．在测量数据前务须检查分光计的几个制动螺丝是否锁紧，若未锁紧，取得的数据会不可靠。 4．测量中应正确使用望远镜转动的微调螺丝，以便提高工作效率和测量准确度。 5．在游标读数过程中，由于望远镜可能位于任何方位，故应注意望远镜转动过程中是否过了刻度的零点。 6．调整时应调整好一个方向，这时已调好部分的螺丝不能再随便拧动，否则会造成前功尽弃。 7．望远镜的调整是一个重点。首先转动目镜手轮看清分划板上的十字线，而后伸缩目镜筒看清亮十字。 六、思考题：1． 分光计的调整有哪些要求？其检察的标准？答：①几何要求：“三垂直”。即载物小平台的平面，望远镜的主光轴、平行光管的主光轴均必须与分光计的中心轴垂直。②物理要求：“三聚焦”。即叉丝对目镜聚焦，望远镜对无穷远聚焦，狭缝对平行光管物镜聚焦。③检验三垂直的标准：“四平行”。即载物小平台平面、望远镜的主光轴、平行光管的主光轴和读数刻度盘四者相互平行。④检验三聚焦的标准：“三清晰”。即目镜中观察叉丝清晰，亮十字反回的像（绿十字）清晰，在望远镜中看到狭缝清晰。2． 即是重点又是难点内容的望远镜系统如何调整？ 答：①目测粗调②打开小灯调节目镜，看清叉丝。③在载物台上放双平面镜（位置如胶片图所示，为什么？），调节物镜（仰俯角和伸缩）和载物台（螺钉），使双平面镜两面有绿十字像并清晰、无视差，此时望远镜已聚焦无穷远。④调整望远镜的光轴与分光计转轴垂直。使双平面镜两面有绿十字像。再用“减半逐步逼近法”使望远镜的光轴与分光计的中心轴垂直（对照胶片讲解，必要时示范讲解），即叉丝的像与调整叉丝完全重合。3． 平行光管如何调整？答：①用已调节好的望远镜作基准，调节平行光管下部仰俯螺钉，使其出射平行光。②调节平行光管的狭缝宽度（强调：不要损坏刀口！）③使平行光管光轴与分光计转轴垂直。使目镜中看到的水平和竖直的狭缝像均居中。 七、误差分析：在测量三棱镜折射率实验中,当调节分光计的平行光管光轴与望远镜光轴垂直于中心转轴后,由实验可知载物台平面的倾斜程度对最小偏向角的测量没影响,但顶角的测量随着载物台平面的倾斜程度不同,有着不同程度的影响。八、实验心得:1、提高了我们综合分析的能力，当面对一个问题时，首先要考虑怎样解决，既而开始考虑解决的具体方法，在实验前必须提前预习,把整个实验的原理,流程和注意的事项掌握清楚,这才能保证你实验既快又好的完成.在预习时要有目的,心中明白哪里里是实验的重点,哪里是必须注意的问题.设计实验步骤，并预测实验中可能出现的问题。对实验的每一个细节进行分析，尽可能的减小实验误差。这些都使我们初步培养了实验的素质和能力。 2、培养了实验中科学严谨的态度，尊重客观事实，对待任何实验都客观认真仔细。实验正式开始前,应该先清点下实验仪器和材料,并对其进行检查,以确保实验顺利进行.在动手前先将心中的实验知识对照一起过一遍再开始动手。实验过程更始需要很精细的态度和求实的态度。对每个步骤，每个细节都要留心。 3、养成了我们做事认真细致有耐心的习惯。在实验中,你必须有耐心,因为实验中每个变化都可能是细微的,必须集中精神才能去发现它,不可以急于求成。如果实验数据与正确数据相差过大时,应该把整个实验过程回想一下,对照每一步骤寻求问题所在,重新做一次。 4、悉了很多仪器的使用方法，在光学实验室良好的环境和设备的情况下，我们得到了很好的锻炼，对很多仪器的调试、测量，以及如何减小实验误差等，都有了很明确的认识。我想，这在我们以后的实验过程中会非常有用。 5、实验老师们的耐心讲解和对工作的认真态度给我留下了很深刻的印象。辅导我们实验的每一位老师，对工作都极其认真，在实验前,老师通常会给大家讲解下实验的注意事项,对于我们实验中出现的问题都给予耐心的讲解，而且，在我们实验进行中和实验结束后，老师们都启发我们思考实验的一些外延内容，这对我们将实验所进行的内容跟课本密切联系起来，将知识更充分地掌握。九、试验总结：首先：光学试验的仪器测量都十分精密，实验中一个很小的环节都有可能导致试验的失败，以“应用全反射临界角法测定三棱镜的折射率”为例，在实验过程中要注意分光仪在进行本次实验时已做过校正，因此时在测量时就应该注意，只能调节载物台倾斜度调节螺丝，而对于像平行光管倾斜度调节螺丝、望远镜倾斜度调节螺丝等就不应该再进行调节，否则将会导致实验失败。 第二：对于数据的处理，光学实验也有较高的要求，数据不但要求准确度高，精确度也要高，而且通常要记录多组数据，最后取平均。 第三：光学实验的测量仪器在进行测量时，通常要求一个稳定的实验环境，当有光源时，通常要在实验开始前先打开光源，这样在进行实验时，光源已经达到稳定。对于“全息照相”，对环境的稳定性要求更高，实验仪器都放在防震台上，在仪器排好光路后，要用手轻敲台面，看光路是否改变，在进行曝光前，更是要求室内实验人员不得大声说话，因为声波震动而引起的空气密度变化都有可能导致实验失败，在装片后还必须有一个使台面上各元件自然稳定的时间，即使干涉条纹稳定下来了，时间也不得少于3分钟。可以说这是我做过的六次实验中对稳定性要求最高的实验 第四：我始终认为做好实验预习是最重要的，在作实验前，通过预习，我们可以了解要做实验的原理及要使用的仪器的使用方法，这样在实验之前就已对试验有了大概的了解，然后在课堂上通过老师的讲解，可以迅速掌握仪器的使用方法，这样做起实验来才会得心应手，同时也可以减少因不了解实验仪器的使用方法而导致的实验失败，甚至是对仪器造成损坏，可以说做好实验预习是一举多得的事情。九、参考文献：[1]、普通物理实验3光学部分 高等教育出版社 杨述武、赵立竹等编 2008年版；[2]、大学物理实验 章世恒 主编 西南交通大学出版社 2009 年1月 ；[3]、大学物理实验教程（第2版） 何春娟 主编 西北工业大学出版社 2009年4月。