进入现代社会以来,随着世界经济的高速发展,传统能源的耗尽及环境污染等问题日益突出。太阳能是一种可再生的新能源,它的优点有储量丰富、清洁、高效等。合理开发利用太阳能,将有助于缓解能源紧缺、环境污染等问题。对太阳能的利用有多种方式,其中以太阳能集热器的应用较为广泛。现有太阳能集热器普遍存在机械结构复杂、集热效率低、热量传递速度慢等问题。而脉动热管的传热性能优越,它利用工质发生相变的吸放热过程进行热量的传递。相比较于传统的金属导热,脉动热管的传热能力更强,热量的传递速度更快。结合脉动热管的高效传热能力,太阳能集热器的集热性能可得到显著提升。为了优化已有太阳能集热器存在的不足,本文基于菲涅尔透镜聚光的方式,将脉动热管耦合到太阳能集热系统中,提出一种菲涅尔线聚光真空管耦合脉动热管集热装置,并对其聚光集热性能开展实验研究。所做的研究工作和结论如下:(1)根据已有构思设计菲涅尔线聚光真空管耦合脉动热管集热装置的结构,利用三维绘图软件Solid Works建立了集热装置的三维模型。为了确定菲涅尔透镜及真空集热管的最佳安装倾角,利用光学模拟软件Trace Pro对三维模型进行光路模拟,根据模拟结果确定17°为最佳安装倾角。在太阳赤纬角为23°26’、11°43’、0°、-11°43’、-23°26’,对集热装置进行追踪焦线及不追踪焦线时的光路模拟。追踪焦线时集热装置的全年平均光学效率为47.27%,平均热流密度为1217.98 W/m~2;不追踪焦线时全年平均光学效率为36.47%,平均热流密度为1042.36 W/m~2。(2)为了优选出用于集热装置中的脉动热管,根据集热装置的结构及光路模拟的结果设计制造脉动热管,并搭建脉动热管传热性能测试实验台。实验研究了充液率、加热功率、热冷段的长度比对脉动热管传热性能的影响。根据实验结果计算比较热阻、启动时间、启动温度等参数,衡量其传热性能的优劣,并分析传热性能产生差异的原因。实验得出当脉动热管的充液率为50%且热冷段的长度比越大时,脉动热管的传热性能越好。故以充液率为50%的脉动热管作为集热装置的传热元件,且保证脉动热管的热冷段的长度比尽可能大。(3)搭建菲涅尔线聚光真空管耦合脉动热管集热装置的性能研究实验台,在太阳辐射强度满足实验要求时对集热装置进行三种不同的集热性能研究实验。聚光且追踪焦线时,最大集热效率为33.44%,平均集热效率为26.75%;聚光且不追踪焦线时,最大集热效率为30.2%,平均集热效率为21.44%;直晒真空集热管时,最大集热效率为11.02%,平均集热效率为9.51%。对比分析聚光且追踪焦线时、聚光且不追踪焦线时的模拟集热效率和实验集热效率,发现两者基本一致,光路模拟可为太阳能集热器的设计提供指导。