直接接触式换热因其无换热间壁面,故相较于间壁式换热具有结构简单、不易结垢、换热系数高、换热速率快等优势。本文通过试验手段研究了石蜡和二元、三元硝酸熔盐与空气直接接触换热的换热特性,之后在试验总结出的规律的基础上通过编写gPROMS数值仿真程序模拟了带储热系统的塔式太阳能热发电系统在典型日下与气象条件波动下的动态响应规律。首先,搭建了直接接触换热试验系统,试验装置由竖直固定的内径98 mm,高1100 mm的316L不锈钢管制成,试验装置内固定有一气体分布器把试验装置分成上下两部分,空气从下半部分进入后通过气体分布器与上半部分内的高温液体换热。试验时用8路温度巡检仪实时采集记录试验时气液两相内部不同高度处的温度。试验考察了表观气速、气液温差、静液位高度、气体分布器孔径等参数对介质与空气之间直接接触换热的换热特性的影响。在试验条件下,空气在进入气体分布器上方5 mm的高度处就已完成了换热过程,随着表观气速的增大,体积换热系数与气含率随之增大,并且对于气含率,在较低的表观气速下的增长速率更快;在试验条件下,增加静液位高度都只会导致体积换热系数与气含率的降低,而改变气液温差与气体分布器孔径对体积换热系数的影响不甚明显。根据试验结果获得了石蜡和硝酸熔盐与空气直接接触换热时的体积努塞尔数的经验关联式。其次,利用石英管研究了直接接触换热时的鼓泡塔内流型,利用红外测温的方法研究石英玻璃管内熔融盐与空气直接接触换热过程,得到了试验时鼓泡塔外表面的温度分布。在前人工作的基础上,提出了一种适用于试验特点的计算换热温差的方法。最后,建立了塔式太阳能热电站(CSP)系统的一维动态数学模型,利用gPROMS软件模拟了采用储热系统的CSP系统在夏季典型日下的系统参数变化情况与气象条件波动时CSP系统的动态响应。结果显示储热系统对气象条件波动对CSP系统的冲击有明显的缓冲作用。