地球上水资源总储量大但是淡水资源储量较少,太阳能海水淡化能够有效缓解全球淡水资源压力。为实现沸腾蒸馏,本文基于复合抛物面聚光器(CPC)聚光供能设计了一种海水淡化系统,实现了高效的蒸汽产生。该系统采用CPC组件将低能流密度的太阳光线收集起来加热导热油,导热油在蒸馏器的换热盘管中与雾化后的原水进行换热并产生水蒸气,水蒸气在小型风机的扰动作用下经过气液分离器进入温差发电组件的热蒸汽室并充分利用蒸汽潜热进行温差发电,然后蒸汽进入冷凝器冷凝收集得到淡水。通过建立系统各个部件的热损失数学模型,分析各个部件的热量损失并分析部件结构参数对热损的影响,设计并优化系统进行实验研究。本论文的主要研究内容如下:(1)通过对淡水资源的分析,提出采用CPC集热进行海水淡化的研究方向,发现:地球上水资源储量大,但是可供人类利用的淡水总量较少,生产生活用水匮乏;聚光器时太阳能海水淡化的主要部件,常见的有槽式、塔式、碟式、菲涅尔、CPC等,其中CPC具有接收角大、不需要追踪等优势;目前太阳能海水淡化系统发展较快,但是存在蒸馏温度低、集热器结垢、余热浪费等问题。(2)通过分析系统的传热过程并计算部件结构参数对系统集热性能的影响,发现:系统的主要损失包括CPC组件热损、蒸馏器热损、连接管道及导热油箱热损,部件保温层厚度应大于50 mm;蒸馏盘管可采用导热系数较大的紫铜材料,且其总长度应大于14 m;电优值系数越大,温差发电器的发电性能越好,发电器两端温差越大发电量越大。(3)通过实验研究集热面积对系统性能的影响,发现:两级CPC的系统日平均产水性能系数、产淡水硬度、平均集热效率、平均太阳能热利用效率等参数均优于三级CPC的系统,温差发电组件的输出功率受蒸汽产生速率影响,蒸汽产生速率越快组件输出功率越大。(4)通过实验研究集热器倾角对系统性能的影响,发现:实验过程中性能系数、产淡水硬度、平均集热效率、平均太阳能热利用效率等参数均为45°倾角最好,20°倾角次之,但是相同集热级数时三个倾角下其参数值的差值均较小,可忽略不计,证明CPC具有良好的免追踪特性。(5)通过实验研究夏冬季系统性能的差异,发现:由于夏冬季日照时间的不同,夏季系统沸腾汽化时长约为6 h,冬季系统沸腾汽化时长约为5 h,系统在典型夏季实验日的总产水量大于冬季的总产水量且平均产水性能系数相对更大,但是由于夏季的环境温度更高导致温差发电器冷热两端的温差较小,即发电器输出功率较小。夏季与冬季的季节差异影响系统热利用率值的时刻变化,但是对日均太阳能热利用效率的影响较小。(6)相比其他聚光方式的太阳能海水淡化系统,本文所研究的系统具有实现沸腾蒸馏、防止集热器结垢、蒸汽潜热发电、不需要追踪等优势,但是其在进水量控制、系统清洁、回热结构设计及浓盐水处理等发面有待进一步研究。