太阳能作为一种取之不尽,用之不竭的可再生清洁能源,相比传统能源具有更广阔的应用前景,目前市面上针对太阳能的利用方式主要包括太阳能光热利用和太阳能光电利用。太阳能光热利用根据供应温度可划分为低温热利用、中温热利用、高温热利用。目前太阳能在热利用领域面对的主要问题是热效率受天气影响较为严重,因此传统的太阳能集热装置在低太阳辐射强度的范围内其使用效果并不理想。为了解决传统太阳能热利用遇到的问题,本文将聚光装置和太阳能真空空气集热器进行了结合,形成了一种新型的聚光型太阳能空气集热装置。该装置通过聚光器将太阳光线进行了汇聚,同时装置内部采用串联式流道,提高了集热管表面的能留密度的同时,还增加了空气在集热器内部流动的时间,进一步提高了装置的集热效果。本文在对聚光器的几何结构进行了设计,并结合太阳几何学的相关内容以及光学追迹软件Tracepro对聚光器的几何光学性能进行了研究分析,得出该聚光器的直射几何光学效率>84%,散射几何光学效率>87%,聚光器的整体光学效率与直射辐射和散射辐射占比有关,本文设计的聚光器的整体几何光学效率在84%以上。确定了聚光器的光学效率后,本文围绕集热装置的集热效率、平均热损系数对该装置进行了进一步的研究。研究结果表明,在实验工况下,实验的测试结果表明:在集热过程中,聚光型太阳能空气集热器的集热效率跟装置入口空气流速、太阳辐射强度有关,且在入口空气流速不变的前提下,集热效率近似呈线性增加。在接近的辐射强度的运行条件下,风速为0.5m/s的工况下的集热效率平均比风速为3m/s的工况下的集热效率高18%。装置的平均热损系数则跟装置运行过程中的真空玻璃管内外管壁之间的温差有关,温差越大,平均热损系数越大。基于实验获得的数据,本文对聚光型太阳能空气集热器提出了计算模型,η=32.62-6.05v+0.122I+1.343v²-7.91×10^-3v I。本文还结合几何光学内容和集热装置的实验数据对直射比是否对装置的集热性能造成影响进行了研究,由于聚光器对直射辐射和散射辐射的汇聚效果接近,因此直射占比的高低对于本文设计的集热器的集热性能影响不大,因此该类集热器可用于散射占比较大的地区。除了理论分析和实验数据的采集,本文还对聚光型太阳能空气集热器的集热单元进行了数值模拟分析。结合几何光学的内容,将不同时刻的太阳能流密度转化为与集热器径向剖面坐标相关的热流边界条件,较好的对实验工况进行了还原,其仿真模拟值和实验数据的平均相对误差为7.0%。