太阳能热发电技术作为有低成本前景的清洁能源技术,已成为支撑我国国民经济可持续发展的前瞻性、战略性的新能源技术之一,在2006年颁布的国家中长期科学和技术发展规划纲要中被列为重点和优先发展的方向。而系统中主要部件吸热器内非稳态、非均匀条件下的辐射-导热-对流耦合的复杂传热过程及其强化机理,则是太阳能热发电系统实用化的关键科学问题。本文对熔融盐吸热器传热与流动特性进行了深入地理论与实验研究,针对太阳热发电系统中吸热器传热过程为高辐射热流密度的特点,建立了横纹管内熔盐流动与传热的数学模型,采用标准k-ε模型和非结构化网格进行了数值计算。研究了熔盐温度、流速和热物性、加热热流密度和传热管几何结构参数对横纹管传热与流动特性的影响规律,讨论了不同评价准则的影响。结果表明:横纹管内流场与温度场沿轴向呈周期性发展,凹槽附近形成流体高速流动区,槽面温度由于边界层减薄而显著降低。由于凹槽破坏边界层并减小流动截面,流体的扰动和阻力显著增加,使得横纹槽流体阻力系数和传热性能显著高于光滑管;粘度与导热系数变化对光滑管与横纹管内的流动传热性能有一定影响,而密度与比热容变化则可以忽略不计;横纹管几何结构参数对管内流动与传热性能有较大影响,当横纹管槽形为三角形时,三角形尖端直接破坏流动和传热边界层,使其管内流动阻力系数与传热系数均较高;当横纹管槽形为抛物线形时,流场和温度场变化较平缓,使其流动阻力最小,而传热性能也较低;当横纹管槽形为方形时,流体流动沿方形槽有急剧冲撞,流动阻力较大,而传热性能与抛物线形槽横纹管相当。同时强化传热效应评价准则对吸热管槽形的选择有重要影响:采用Nu/Nus准则时,三角形槽横纹管传热性能最好;采用准则时,抛物形槽横纹管在较高Re下综合性能较好,而三角形槽横纹管在较低Re下综合性能较好。构建了高温熔盐横纹管流动传热的实验平台,实验研究了横纹管内高温硝酸混合熔盐对流传热性能,结果显示:横纹管对高温熔盐具有十分显著的强化传热效果,其传热系数比光滑管高30%-100%。横纹管内高温熔盐对流传热系数随着Re数的增加而增加,其变化趋势与经典传热关联式基本一致,由此导出不同温度段横纹管内熔盐对流传热关联式。横纹管内熔盐流动传热系数的实验结果与模拟结果基本一致,误差为5-30%;管内熔盐流动阻力系数关联式则可类比于模拟结果获得。本文对太阳吸热涂层在不同聚光比下的理论效率及耐热性能进行了定量地理论分析,测试了高温涂层表观形貌、反射率与发射率,结果显示:对于中低聚光比的吸热器,主要采用高吸收比的选择性涂层以提高吸热器表面温度和吸收效率;对于在高聚光比的吸热器,太阳吸收涂层主要以提高涂料的吸收率和耐高温为主。