太阳能资源总量大、分布广,是一种具有发展潜力的清洁能源。太阳能高温空气布雷顿循环系统具有启停快、发电稳定的优势,可用于基础负荷、电网调峰和分布式系统。基于塔式聚光的太阳能空气布雷顿循环系统由定日镜场、空气吸热器、压气机、透平、回热器、发电机及控制系统等组成。本文在塔式聚光条件下对高温空气吸热器开展了聚光、吸热特性的研究。定日镜场的聚光特性对吸热器和系统的安全高效运行有重要影响。使用基于CCD-朗伯板的间接式能流测试系统对部分定日镜在34米高吸热窗口的聚光特性进行了测试。建立蒙特卡洛光线跟踪模型,计算了测试窗口朗伯板及吸热器侧壁面的入射能流分布。测试得到当直射辐射强度为750 W/m²时57面定日镜在1m²朗伯板上入射能量为257.8 kW,模拟与测试相比总能量平均误差约为5.4%。在塔式聚光条件下,开展了吸热器性能的测试与分析。试验结果表明,在太阳直射辐射DNI波动情况,太阳直射辐射突然降低31.1%时吸热器出口温度仅变化0.3%,吸热器出口温度稳定;试验过程中吸热温度最高可达904.2℃,最大热功率达55.6 kW_th。将光路模拟得到的吸热器侧壁能流分布作为边界条件,对吸热器进行流动换热数值模拟,出口温度误差为0.5%,压损误差为10.1%。分析吸热器热损失特点,在出口空气温度约900℃时,采光孔辐射和对流损失占吸热器总损失的约80%。当逐行调整优化定日镜焦距后,镜场平均截断率提高19.7%。在60面定日镜聚光时,根据优化后聚光特性可将吸热器采光孔直径减小20%,相同功率和工作温度下吸热器效率相对提高15.1%。此时存在较优吸热器尺寸,增大40%吸热器采光孔增大吸热功率,吸热器效率可提高至61.7%。聚光吸热试验为塔式聚光太阳能空气布雷顿系统的建立和运行积累了经验,模拟分析结果为提高聚光吸热效率提供了思路参考。