太阳能作为可再生能源中最为丰富的能源,开发利用太阳能资源是协调经济与环境可持续发展的重大举措。太阳能资源可通过太阳能集热器收集利用,并可传热至工作介质供人们使用。本文在前期设计的基础上对聚光型同心套管太阳能空气集热器进行改进,将CPC聚光器、真空管、同心套管空气集热装置进行有机结合。该装置通过CPC聚光器将太阳光线汇聚收集辐射能加热流动介质空气,同时真空管与同心套管空气集热装置构成串联式流道,增加了空气在实验装置内部的换热时间,提高了集热效果。本文以模拟机柜排风作为装置进风,通过实验测试该装置分别在装设CPC聚光器、改变空气进口温度（30℃、40℃、45℃、50℃）、改变空气流速（0.5 m/s、0.6 m/s、0.7 m/s、1.0 m/s）等不同工况下的集热性能,为该装置的工程应用及进一步的改进提供了理论依据。通过实验测试,本文主要得出以下研究结果:实验装置在装设CPC聚光器后,通过对比实验,实验装置的总体集热性能及效率优于未装设聚光器的集热装置。在空气流速分别为0.5 m/s、0.6 m/s、0.7 m/s、1.0 m/s的不同条件下,装设CPC聚光器后空气平均温升分别提升了79.5%、74.6%、88.3%、29.6%;总集热效率分别提升了24.2%、22.7%、40.6%、29.2%;平均集热量分别提高了79.6%、60.1%、91.9%、29.3%。实验装置内部空气流速保持一定时,空气进口温度是影响实验装置和各级集热单元的集热性能及效率的主要因素。实验装置在空气进口温度分别提升了23℃、19.5℃、24.5℃和16.8℃的测试工况下,空气平均温升分别降低19.9℃、11.3℃、15.8℃、8℃,平均集热量分别降低107.3 W、78.9 W、127.5 W、93.9 W,总集热效率分别下降13.7%、11.6%、25.5%、和17.7%。在空气流速保持一定时,提高空气进口温度有利于提升各集热单元的温度;空气进口温度越高,各集热单元的平均集热效率越低。实验装置空气进口温度保持一定时,空气流速是影响实验装置和各级集热单元的集热性能及效率的主要因素。在进口温度分别为30°C和50°C条件下,随空气流速增大,空气平均温升增大,总集热效率增大。在进口温度分别为40°C和45°C条件下,随空气流速增大,空气平均温升降低,总集热效率增大。实验装置在空气流速分别为0.5 m/s、0.6 m/s、0.7 m/s、1.0 m/s的测试工况下,平均集热量分别增大130.3W、122.3W、145.9 W、107.8 W,总集热效率分别提升了30.3%、25.6%、28.5%和20.4%。实验装置空气流速越高,各集热单元温度越低,单元平均集热效率越高。本文除了进行实验测试外,对聚光型同心套管太阳能空气集热器进行数值模拟分析。结合几何光学的内容对数值模拟的热边界条件进行分析设计,以非均匀热流边界条件对模型进行模拟计算,较好地对实验工况进行还原,实验结果与模拟结果的平均相对误差控制在10%以内。