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《光热工程与技术》课程教学大纲

课程编号课程性质：专业方向课

适合专业：新能源科学与工程

先修课程：大学物理，材料科学基础

开设学期：第六学期

考核方式：考查或考试

总学时数：64-72

学分：4

课程教学目标

本课程的教学目标在于培养学生对太阳能光热利用技术有全面而且清晰的认识，了解当今国内外太阳能光热利用技术的现状和发展趋势，掌握各种光热利用技术的相关原理，使学生能够利用所学的知识设计简单的太阳能光热利用系统，培养学生的创造力和分析解决实际问题的能力，为学生从事太阳能光热利用方向的工作打下坚实的技术基础。

课程的目的与任务

本课程是新能源科学与工程专业的一门重要的专业基础课程。主要研究太阳能光热利用的各种技术及其相关材料与原理。通过对本课程的学习，加深学生对热力学理论和材料科学知识的理解，能够运用光热工程技术与理论指导实践。为学生将来从事相关领域内的工作打下坚实的基础。

理论教学的基本要求

通过本课程的学习，要求学生掌握太阳能热利用过程中的基本知识和原理，培养学生的自主学习能力、分析问题和解决问题的能力。能够分析和设计简单的太阳能光热利用系统。

（四）实践教学要求（包括但不限于以下内容）

无。

（五）教学学时分配

章次

各章名称

总学时

学时分配

讲课

实验

上机

课外

小计

第一章

绪论

2

2

2

第二章

太阳辐射

8-10

8-10

8-10

第三章

传热学基础与集热器涂层材料

6

6

6

第四章

太阳能集热器

16-20

16-20

16-20

第五章

太阳能热存储

12-14

12-14

12-14

第六章

太阳能热水

4

4

4

第七章

太阳能制冷空调

4

4

4

第八章

太阳灶

4

4

4

第九章

太阳能海水淡化

4

4

4

第十章

太阳能热发电

4

4

4

总计

64-72

64-72

64-72

（六）大纲内容

绪论

教学目的：要求学生理解和掌握太阳能利用的重要意义以及太阳能利用的特点。

教学要求：

掌握能源的基本分类（可再生能源和不可再生能源）及其特点。

了解传统化石能源（煤炭、石油和天然气）使用过程中对环境产生的破坏。

了解开发可再生清洁能源的必要性。

重点掌握太阳能利用的特点。

了解太阳能光热利用的历史。

教学内容：

可再生能源与不可再生能源

能源危机问题

环境污染和气候变化

太阳能利用的特点

太阳能利用简史

课程内容简介

教学提示：应着重讲解开发利用太阳能的必要性。

教学重点和难点：

重点：化石能源的不可持续性以及环境污染问题。

难点：让学生理解开发利用太阳能的必要性。

学法指导：充分利用图片和数据加深学生对问题的理解，同时布置适当的作业让学生在课外自主调研相关问题。

作业：调研世界范围内太阳能开发利用的基本情况。

小结：介绍太阳能利用的必要性及简单历史。

授课方式：讲授

太阳辐射

教学目的：要求学生掌握基本的太阳几何学基础和太阳辐射基础知识。

教学要求：

了解天球与天球坐标系。

掌握太阳高度角和方位角的计算方法。

了解大气层外的太阳光谱。

重点掌握地球表面的太阳光谱。

了解太阳辐射测量的基础知识。

教学内容：

2.1引言

2.2天球与天球坐标系

2.3太阳角的计算

2.4地球大气层外的太阳辐射

2.5地球表面的太阳辐射

2.6太阳辐射测量概述

2.7中国的太阳能资源

教学提示：应着重讲解太阳高度角和方位角的计算，大气层外太阳辐射和地球表面的太阳辐射，大气质量的概念。

教学重点和难点：

重点：太阳高度角和方位角。

难点：地球表面的太阳辐射和大气质量。

学法指导：立体几何知识，光线传播过程中的吸收与散射。

作业：3~5题

小结：太阳能热利用的基础知识。

授课方式：讲授

传热学基础与集热器涂层材料

教学目的：要求学生掌握基本的传热学基础知识和太阳能集热器涂层材料相关知识。

教学要求：

掌握基本的传热学基础知识。

重点掌握光谱选择性吸收涂层的工作原理、分类、制备方法和测定方法。

了解光谱选择性透过涂层。

掌握减反射涂层的基本原理、制备及性能。

教学内容：

3.1引言

3.2热传导、热对流与热辐射

3.3黑体辐射与辐射换热

3.4光谱选择性吸收涂层

3.5光谱选择性透过涂层

3.6减反射涂层

教学提示：着重讲解集热器涂层材料及相关原理。

教学重点和难点：

重点：热传导、热对流与热辐射。

难点：热涂层材料相关原理及材料。

学法指导：理论结合实际。

作业：3~5题或者相关调研报告。

小结：涂层材料是集热器的基础。

授课方式：讲授。

太阳能集热器

教学目的：要求学生掌握几种典型集热器的结构与性能分析方法。

教学要求：

了解几种典型太阳能集热器的分类。

掌握几种典型太阳能集热器的结构。

重点掌握几种典型太阳能集热器的性能分析方法。

教学内容：

引言

平板太阳能