太阳能具有清洁、数量庞大、分布广泛等优点,是世界上最具潜力的可再生能源,开发太阳能利用技术可有效缓解环境污染及全球气候变暖。目前抛物面槽式太阳能发电技术已成为全球最为成熟的太阳能热发电技术,其中抛物面槽式直接蒸汽产生(DSG)发电技术由于具有系统简单、无需传热介质及传热效率高等优点受到世界各国学者的关注。但以水为循环工质的抛物面槽式DSG发电系统需要在较高的集热温度下才能获得较高的热效率,同时发电系统的造价也会升高。有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle, ORC)技术能高效利用300℃以内的中低温热能,非常适合于能流密度较低的太阳能。为了提高太阳能驱动ORC的效率,本文提出了抛物面槽式太阳能直接汽化ORC技术。综合传热学、热力学及流体力学分析方法,构建了抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统的性能模拟及优化模型,并采用MATLAB2014b编程进行了模拟,研究的主要内容和结论归结如下：(1)构建了真空管式抛物面槽式太阳能集热器与带空气层玻璃套管式抛物面槽式太阳能集热器的性能模拟模型,并通过Sandia National Laboratories(SNL)实验数据对模型的计算精度进行了验证。在用该模型分别对真空管式抛物面槽式太阳能集热器与带空气层玻璃套管式抛物面槽式太阳能集热器性能进行模拟的基础上,考察了有用能、热损失随太阳辐射强度、环境温度、金属吸热管外壁温度、风速及环形空间气体压力的变化规律。(2)研究了抛物面槽式太阳能直接汽化ORC系统有机工质的选择及物性计算方法,建立了采用Patel-Teja(PT)状态方程进行ORC循环工质热力性质计算的方法。但由于状态方程的隐式格式求解过程需要反复迭代、计算时间较长、且不便于编程计算,本文基于工质状态参数的热力学一般关系式与多元函数的泰勒展开原理,提出了采用多项式显式格式函数逼近法来计算工质热物性参数,该方法能将循环工质热力性质的计算偏差控制在4%以内,甚至更低,完全满足热力循环计算需求,同时便于计算程序的实现,计算速度更快。(3)搭建了有机工质管内流动沸腾传热实验台,对有机工质R123在金属管内的流动沸腾传热特性进行了研究。通过将有机工质R123的流动沸腾传热系数的实测值分别与Chen公式、Gungor-Winterton公式及Liu-Winterton公式的计算值进行比较,结果表明：采用Liu-Winterton公式计算R123管内流动沸腾传热系数的最大偏差只有23.48%,平均偏差7.02%,Liu-Winterton公式具有较好的计算精度,可用于抛物面槽式太阳能直接汽化ORC系统的性能模拟及设计计算。(4)综合传热学、热力学及流体力学分析方法,构建了抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统的性能模拟模型,在模型中考虑了回热器对系统性能的综合影响。针对文献给定的地理位置及气象条件,对抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统的性能进行了模拟,计算结果与文献模拟结果的变化趋势吻合较好。对采用多种有机工质的抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统的净输出功率、热效率及比净功进行了比较,结果表明：R123、R113、正己烷及正戊烷系统具有较好的循环性能,综合而言R123是较为理想的循环工质；考察了有效太阳辐射强度、蒸发温度、循环倍率、太阳能集热器过热段占总长度的比例及集热器并联阵列数量等主要参数对ORC系统性能的影响,结果表明：系统净输出功率随有效太阳辐射强度与蒸发温度的增加而增加,随循环倍率、太阳能集热器过热段占总长度的比例及集热器并联阵列数量的增加呈现出先增加后减少的趋势。基于热力学第二定律对抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统进行了(火用)分析,结果表明：系统的(火用)损绝大部分发生在太阳能集热器中,在本文运行工况下该部分的(火用)损率为74.56%；其次发生在冷凝器及透平中,分别为2.77%与2.76%；系统(火用)效率达到了16.47%。本文通过对分别采用真空管式太阳能集热器与带空气层玻璃套管式太阳能集热器的抛物面槽式太阳能直接汽化ORC系统性能进行模拟比较表明：在ORC系统运行温度范围内,采用带空气层玻璃套管式太阳能集热器系统的净输出功率与热效率下降极小,故可在抛物面槽式太阳能直接汽化ORC系统中采用带空气层玻璃套管式太阳能集热器替代真空管式太阳能集热器。(5)建立了抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统的多参数并行优化方法。以系统的净输出功率为目标函数,基于数学规划理论及遗传算法对太阳能集热器中过热段占总长度的比例、集热器并联阵列数量、循环倍率、蒸发温度、回热器工质给液侧温升进行了多参数并行优化,优化后系统的净输出功率与热效率较优化前有了显著提高。