太阳能资源丰富,总量巨大,可在不影响环境的前提下满足能源需求,因此具有较大的发展潜力。本文基于现有的小型菲涅尔透镜式太阳能蓄热空气罐实验台进行优化及改造,并分别进行夏季太阳能热机优化实验和冬季供暖实验。通过对实验数据进行分析,揭示了实验系统的关键参数对系统性能的影响规律,为太阳能的合理利用提供了一条可行的思路。为了对实验系统中的吸热管进行优化,首先建立了吸热管外肋片的数学模型,并对该数学模型进行传热学分析,得到了肋片的温度分布及传热表达式;然后运用Origin软件对肋片散热的一系列表达式进行了求解,在大幅度增加传热量,基本满足实验要求的基础上,还考虑到了其经济性,最终得出一组最优肋片参数。根据理论分析及计算工作中得出的最优肋片参数,加工定制了新型肋片式吸热管,并改进了其安装方式,随后用优化完成的实验台进行了太阳能热机实验。通过对实验数据进行详细分析,发现在加装肋片之后,首次循环的传热效率从0.284%提升到了0.622%,热功转换效率则从27.68%提升到了32%,这说明在吸热管外加装肋片可以提高系统的工作性能,也充分验证了理论分析的正确性。然而,实验结果还表明,加装肋片虽然对于加热过程有促进作用,肋片过高的温度也会在冷却过程中起到一定的负作用,并且这种负作用在系统的第一次循环中尤其明显。这说明加装肋片在整个循环过程中有利有弊。在冬季,将原有实验装置改造成了太阳能蓄热空气罐冬季供暖实验系统。实验结果显示,利用该系统进行冬季供暖时,出风口温度能够比室外环境温度高出50°C左右;系统的瞬时集热效率最高可以达到约60%。这证明了利用该系统进行供暖完全是切实可行的,对于改善冬季的供暖问题有一定的意义。但是仍然不可忽视的是,该系统在实验时间内的平均集热效率较低,只有40%左右,且实验用空气罐及法兰的热损失较大,说明该系统仍有优化空间。由此可以看出,用小型菲涅尔透镜聚光集热系统利用太阳能时,无论是用作热机还是冬季供暖,该系统的集热速度快,温度高,相较于其他系统都具有较大的优势。此外,若在做功的同时利用蓄热装置储存冷却过程的余热,而在冬季供暖时同时利用放气过程得到的功,系统的效率还会有进一步的提高。