太阳能作为一种清洁丰富的能源,在供热采暖、工业加热等热利用领域发挥着巨大的优势。然而太阳能存在着辐射强度不稳定、间歇性等固有缺陷,因此应用中通常需与一定的蓄热方式相结合。相变微胶囊悬浮液是指将微米级胶囊化的相变颗粒（m PCM）分散于基液（如水、乙醇等）中,形成均匀稳定的固-液相体系,具有较大的表观比热和优异的流动性能,区别于存在较大热阻的块状相变材料蓄热方式,可通过对流换热方式进行蓄热。同时,鉴于常规微胶囊悬浮液的光学吸收性能较差,通常只用于蓄热端,本文通过向m PCM悬浮液中添加石墨烯,形成二元颗粒相体系的复合微胶囊悬浮液,使其集热和蓄热性能。针对该石墨烯复合相变微胶囊悬浮液的热物性、光学吸收特性、集热蓄热特性,以及在螺旋管换热器外的自然和强制对流蓄换热性能开展了数值模拟和实验研究。具体工作如下:（1）通过原位聚合法制备了正十八烷相变微胶囊颗粒,然后测试了其微观形貌、相变特性等。进一步通过两步法制备了稳定的石墨烯复合微胶囊悬浮液,测试了其密度、粘度、导热系数、比热容等热物性参数,得出了二元颗粒相体系内,复合微胶囊悬浮液的物性与浓度、温度之间的多元非线性拟合公式,对比了常规微胶囊悬浮液和石墨烯复合微胶囊悬浮液的光学特性。结果表明,相比于常规微胶囊悬浮液,石墨烯的添加一定程度上提高了悬浮液的热导率,并使得吸光性能得到大幅度提高。（2）分别对石墨烯复合微胶囊悬浮液进行了室外自然光源和室内模拟光源下的闷晒集热实验,研究了石墨烯浓度和微胶囊浓度对其集热性能的影响。结果表明,在浮升力的作用下,集热管内存在着明显的温度分布不均现象,高层流体的温度总是高于低层流体;石墨烯的添加可有效提升微胶囊悬浮液的光热转换效率,对于常规微胶囊悬浮液而言,其最大瞬时集热效率只有0.428,而添加了0.05%石墨烯后,最大瞬时集热效率可达到0.952;微胶囊颗粒浓度的增大,虽然使得光热转换性能不断提升,然而由于潜热量的增大,悬浮液的温度却有所降低,当微胶囊颗粒浓度为10%时,悬浮液的平均集热蓄热速率达到最高。（3）对螺旋管外微胶囊悬浮液的自然对流换热进行了CFD数值模拟,研究了微胶囊颗粒浓度、螺旋管结构对其非稳态蓄换热特性的影响,并讨论了过冷度的存在对其释热（火用）效率的影响。研究表明,以自然对流换热方式为主的微胶囊悬浮液的换热效果,要明显优于块状纯石蜡的换热效果;微胶囊颗粒浓度的增加虽使得自然对流换热性能有所降低,然而相较于基液而言,30%颗粒浓度的悬浮液蓄热量提升了约54.4%;当螺旋管节距P=0.15 m和弯曲直径D=0.2 m时,可使换热和蓄热性能综合达到最优。（4）对螺旋管外微胶囊悬浮液的自然对流和强制对流蓄换热特性进行了实验研究。分析了不同对流方式、搅拌速率和入口流量对其蓄换热特性的影响。结果表明,在自然对流条件下,0～3600s内悬浮液最终的相变完成率只达到了43.70%,而强制对流条件下则高达95.29%;整体传热系数K和管外换热系数α均随着搅拌速率、螺旋管入口流速的增加而不断增加,,并且两者在相变区间内均有明显的“突增”现象。