光学损失分析

一、授课信息

1、授课主题：光学损失分析

2、授课时长：1课时

3、授课方法：讲授法、练习法、讨论法、视频观看法

二、教学任务目标

通过PPT展示与讲解，问题讨论，视频观看等方式让学生：

1、了解太阳辐射能在转化传递过程中存在哪些损耗。

2、掌握余弦损失/末端溢出损失/大气传播衰减损失/阴影与遮挡损失的定义。

三、教学重点与难点

1、重点：掌握余弦损失/末端溢出损失/大气传播衰减损失/阴影与遮挡损失定义。

2、难点：镜场的阴影与遮挡损失/余弦损失分析。

四、学情分析

学生已经学习了工程热力学、传热学、流体机械与流体输送机械、机械CAD，有一定的热工学基础，具备读图能力；自主学习能力欠缺、利用信息化技术获取资源能力尚可；学习主动性和自信心不够。

五、教学过程与内容

1、提问：学习通发布问题学生进行资料搜索与回答

完成课前任务：

1）上堂课课后自主完成部分，小组代表汇报完成情况。

2）老师与同学们一起回顾上节课的主要内容

  反射式聚光

  折射式聚光

  聚光比（几何聚光比和辐射通量聚光比）

  聚光比与吸热器温度之间的关系。

2、根据学习通提出等问题引入课堂正式主题——光学损失分析。

1）余弦损失

    余弦损失的衡量标准¾余弦系数

镜元反射的余弦损失是指相对于阳光垂直照射反射面所能得到的最大辐射能而言的减弱程度，它与光线入射角的余弦有关。

余弦系数与镜场的布置方式（东西镜场/南北镜场）有关。

2）吸热器末端溢出损失

 LFR聚光集热系统采用单轴跟踪，故反射光在吸热器上会沿其轴向随着时间变化而移动。当太阳光线入射角度较大时，部分反射光将从吸热器末端移出，形成末端偏移溢出损失。偏移程度越大，末端损失程度也越大。

3）大气传播衰减

    由较长的反射光传播路径Tp而产生，光路愈长，衰减损失愈大。可用下式计算大气传播效率。 计算表明，对于反射光路径在50m以下的镜场，由大气传播引起的系统光学损失为1%到1.3%之间，东西场效率稍高于南北场效率。 

4）阴影与遮挡损失

    通过被遮挡或阴影面积之和与镜元总面积A之比来定义，看图分析镜场阴影与遮挡的区别。通过西班牙光热电站PE-1的阴影和遮挡与镜元间距及随时间的变化关系。

3、课堂小结

围绕这几个问题来总结本课堂主要内容：

什么是余弦损失？什么是末端溢出损失？什么是大气传播衰减损失？什么是镜场的阴影与遮挡损失？

课后拓展

小组任务:

小组成员共同探讨，太阳辐射能量在光热转化过程中除了课堂上将的损失情况之外，还有没有什么其他的损失情况？

总结成一个WORD电子档，下堂课小组代表汇报。

教学参考资料

黄湘、王志峰等编写的《太阳能热发电技术》

微信公众号CSPFocus光热发电资讯、太阳能工程官微、太阳能光热产业技术创新战略联盟、太阳能联盟网、中控太阳能

网页学习平台：CSPPLAZA

思政融入：直面挫折和耗损、不求消除，但求减损

解说：太阳能光热发电是将收集到的光能转换为热能再转换为电能，在能量的转换过程中必不可少会有损失，这是在热工学基础课程中就学过的。那门在收集光能的时候，光经过反射镜透过玻璃镜面到达内层的银层再反射到集热器，在这个过程中也会产生几种光的损失，正如知识点5所学。这些损失是不能避免的，不能消除的，但是在技术发展过程中对他们进行研究也是必须的，因为虽然不能消除损耗，但是可以在研究过程中寻求合理的技术方法降低损耗，这就是科学研究的意义所在，在工程中哪怕降低0.1%的损耗，产生的效益都是巨大的。

懂得这个道理，我们就可以延伸到自身，人生中有些挫折和情绪消耗是不可避免的，也并不是什么挫折都不经历才是最好的，只要能从挫折损失中提取有效经验，进行调整努力规避，那这也是人生的收益。