全玻璃真空管由两同心圆管组成，一端封闭，吸收体位于管内，而基于非成像光学原理设计的复合抛物面理想聚光器（CPC）的反射面与吸收体连在一起，因此，利用CPC对真空管聚光必须留出空隙以满足真空管的结构需要。本文以市场广泛流行的47/58管为案例，提出了六种适合于对真空管聚光的CPC设计方案，这六种方案分别是：方案1：CPC依据真空管的外管设计；方案2：依据真空管的内管设计，安装时真空管有意向上移动R-r；方案3：依据内管设计，剪去靠近内管的反射面；方案4：CPC依据冰琪琳形状的吸收体设计，实际吸收体内管；方案5：CPC依据帽形吸收体设计，实际吸收体为内管；方案6：与方案5相同，但在反射面的底部配置了V形腔。文章采用理论分析和光线追踪法对六种设计方案的空隙损失、光学效率及年采光量进行对比分析，并制作出试验样机，论文的研究目的是找出最优CPC设计方案，研发出基于全玻璃真空管和CPC的中温太阳能集热器。理论研究表明：方案6没有空隙损失，其次是方案4的空隙损失最小，方案1的空隙损失最大，因此从空隙光学损失来看，方案6最好。光线追踪研究显示，在CPC的接收半角（a）范围内，方案6的光学效率最大，方案1最差；而对于截短CPC，当入射角大于a时，方案1的光学效率最高，而方案6最差。从六种设计方案接收角范围内的平均光学效率来看，方案6最好，方案1最差；对全CPC，方案3次之，而对于截短CPC，方案4次之。在固定倾角模式下，对于全CPC，方案4的年采光量最大，方案5最差；对于截短CPC，方案2的年采光量最大，方案1最差。当集热器的倾角采用三倾角四次调整模式时，对于全CPC，方案1的年采光量最大，其次为方案4，方案5最差；对于截短的CPC，方案4年采光量最大，其次为方案3，而方案1最差。在实际应用中，CPC上端对聚光贡献不大，因此，通常采用截短的CPC，从这个角度来分析，方案4最佳。光线追踪研究还发现，当CPC的接收半角固定时，平均反射次数随着几何聚光的较少而减小；对于a=20°的CPC，当Ct=2.0时，几乎没有多次反射，而对于a=26°的CPC，当Ct=1.8时，基本无多次反射，这时可以用一次反射模型来分析聚光器的光学性能。综合六种设计方案的光学性能分析得出结论，方案4为最佳设计方案，其次为方案3，方案1最差，方案6虽然在接受角范围内有很高的光学效率，但由于剪切后有效采光范围小，且当入射角大于接收角时其光学效率低，因而其年采光量小，因而并非广泛认为的那样为最佳设计方案。但从CPC的加工的角度来看，方案4的加工难度大，灰尘容易积累在方射面的下端，且不易清洗，方案5的底部敞开，灰尘不易积累，容易清洗，在CPC的接受角范围内有很高的的光学效率，如果采用三倾角四次调整运行模式，其年采光量与方案4相差不大。为检验基于CPC和真空管集热器的热性能，依据方案5制作出一台实验样机，并在室外对其热性能进行了试验测量。实验测试时以水作为传热工质，测试结果表明：质流量为0.02kg/s、0.029kg/s、0.052kg/s、0.061kg/s、0.078kg/s时，系统的光学效率分别为0.376、0.4014、0.4344、0.4113、0.3654，质量流量在0.052kg/s时传热效果更好，效率最大；随着流量的升高，进出口温差会有所下降；对于同一天，随着试验时间的增加，进出口温差也会有所下降。系统的高温性能尚需要进一步的测试。