本文首先总结了国内、外各种太阳能高温集热器的热性能研究发展现状和最新研究动态，并对全玻璃真空管太阳能集热器、平板型太阳能集热器和槽式太阳能集热器等太阳能集热器蒸汽生产方式及特点分别进行了讨论。在此基础上，设计了一款太阳能集热管：直通金属管—双层玻璃真空套管式集热管。其主要结构是由一根直型金属管和一根环形的玻璃真空管组成，其中，环形的玻璃真空管外壁采用弧形设计，相当于对外壁加了一个膨胀节，当玻璃真空管内、外壁温差较大时，可以避免因管壁热胀冷缩而引起的玻璃管破裂，金属直管表面涂有太阳光的吸收涂层，二者同轴装配。在阅读大量文献资料的基础上，对槽式聚光器进行了优化，最终确定聚光器的材料、尺寸及几何聚光比等参数。在完成了集热管设计的基础上，建立了直通金属管—双层玻璃真空套管式集热管中金属直管的数理模型。分别选用了多种不同直径的金属直管（根据GB13296-2007），统一选取管长为2000mm。然后，确定计算区域，建立二维模型，划分网格，确定边界条件、选择合适的湍流模型以及其他求解参数，利用Fluent软件进行数值模拟试验，通过对不同金属直管直径、太阳辐射等工作参数下金属直管流道内的流体流动与换热的数值模拟，对模拟试验结果进行分析，得出各参数对金属直管集热性能的影响规律。集热管的集热效率随着管内流速的增加而增大，但是流速增加，出口端温度则会降低，而随着金属直管管径的变化，集热效率和出口端温度也会发生变化，为了使出口端温度和集热效率都能达到很好的结果。要将各参数联合分析，进行优化组合。结果表明，选用反射率为0.84的扎花铝（表面无氧化）作为聚光器的基材，聚光器的开口宽3600mm,接收半张角为30°，聚光效果较好，在太阳能辐射强度为700W/㎡时，金属直管选用Φ32×3.5mm型号的不锈钢管，进口端水流速为0.1m/s时，金属直管出口端的流体平均温度为420K，温度能够达到设计要求，且此时传热效果较好，集热管的集热效率为80.58%。并且得出，金属直管出口端的温度随着太阳能辐射强度的增加还会有所提升。