太阳能作为一种新兴的可再生能源,具有储量大、清洁、安全等优点,目前世界各国都加强了对太阳能光热利用的研究和开发。超临界流体具有独特的物理化学性质,近年来日益受到重视。本文将太阳能与环境友好型工质CO2结合起来,对太阳能集热器中超临界CO2的传热行为及规律进行数值模拟和实验研究,并搭建了以超临界C02为工质的太阳能朗肯循环系统,对其循环性能进行探讨,为今后设计和建造用于生活实际的太阳能朗肯循环系统提供参考。本文主要研究内容如下：(1)对超临界CO2在水平蛇形管集热器中的传热过程进行模拟研究,考察了质量流量、热流密度、压力等参数对传热性能的影响,并将模拟结果与部分传热关联式进行比较。研究结果表明,增大质量流量和热流密度能够有效提高超临界CO2在集热器中的传热性能,但压力大小对集热器进出口温差及平均传热系数没有显著影响；模拟结果与Gnielinski关联式吻合程度较好。(2)对超临界C02在水平蛇形管集热器中的流动传热过程进行实验研究,考察了质量流量、太阳辐射强度、压力等参数对传热性能的影响,并将实验得出的结论与数值模拟结果进行对比和分析。研究结果表明,质量流量、太阳辐射强度和压力对局部传热系数有着重要影响；增大质量流量和辐射强度能够有效提高超临界CO2在集热器中的传热性能,但压力大小对平均传热系数的影响较小；实验和模拟研究中,局部传热系数都沿集热器管长方向先增大后减小,在准临界温度附近达到最大值,但在相近工况下,通过实验研究得到的局部传热系数明显小于模拟值。(3)搭建了以超临界CO2为工质的太阳能朗肯循环系统,对循环过程进行理论分析。并以某一天的实验数据为例,对循环系统的运行特性进行分析。研究结果表明,集热器出口处工质温度随太阳辐射强度的增加而增加,但集热器入口温度变化很小,换热器入口温度相对波动较大,但其出口温度较为稳定,膨胀阀前后的压力均比较稳定；当质量流量恒定时,集热效率基本保持稳定；朗肯循环效率的变化趋势与太阳辐射强度变化趋势相同,整个实验时间段内的平均循环效率约为14%。