在塔式太阳能热发电系统中,吸热器是将太阳辐射能转化成热能的装置,在热发电系统中处于核心地位。吸热器的出口温度和热效率直接影响到热发电系统的“光—热—电”转化效率。在目前已存在的吸热器中,陶瓷颗粒吸热器的出口温度最高。然而,微小颗粒在吸热器中运行时往往会遇到很多问题,如易被外界的风带出、易团聚、易沾污在吸热器表面以及颗粒单次循环效果不理想等。本文基于现有固体颗粒吸热器存在的问题,提出使用大直径的固体球体作为吸热介质的球流吸热器,以单个球体温度变化的研究为基础,对多球体组成的吸热器得热规律进行了深入研究。通过球体吸热器实验验证了球体作为吸热介质的可行性,并用实验验证了球体得热模型。在使用模型对球体吸热过程的分析中,得到如下结论:1.提高吸热体表面能流密度可显著提高吸热体热效率。当平均入射能流密度从200kW/m~2分别提高到400、600 kW/m~2时,球体从25℃加热至800℃的过程中的热效率从77.4%被提高至86.9%和89.8%。2.空气流速对吸热器的热效率有很大影响。当风速从0m/s增大至2、5、8m/s时,球体从25℃加热至800℃的过程中热效率从86.9%逐渐降低至81.2%、77.1%、73.8%。因此,在吸热口处增设气窗来降低正吹吸热器的空气流速可以将吸热器的吸热效率提高5个百分点以上,甚至10个百分点。3.环境温度对吸热介质的吸热过程有影响,但影响很小。4.降低球体表面发射比可以有效提高球体在吸热过程中的热效率。当球体表面涂有发射比为0.5、0.7、0.9的涂层时,从25℃被加热至800℃的过程中热效率分别为89.0%、86.4%、83.4%。本文还在太阳能热发电站的中央集热塔上进行了多球体吸热器的On-sun实验。在实验中,球体最终温度升高到了800℃,说明了球流吸热器在延庆塔式太阳能热发电站中具有一定可行性。但由于中央集热塔上采光口处能流密度较低,吸热器的热效率较低。这些理论和实验研究为球流吸热器的设计和优化提供了重要参考。