海水淡化技术是解决淡水资源匮乏的有效途径,常规的海水淡化技术虽发展较为成熟,但都存在着诸多缺点,因此开发新型海水淡化技术成为该领域研究的热点问题之一。超重力真空蒸发海水淡化技术是一种新型的低温低压低能耗海水淡化技术,超重力真空的形成是该技术实现的前提和必要条件。本文基于超重力真空形成理论对超重力真空区域的形成方法及设备设计技术开展研究。设计了三种超重力真空蒸发室驱动模式,用于形成超重力真空区域;建立了超重力真空蒸发室核心部件转筒的CFD仿真模型;利用模拟结果筛选出双筒旋转式为最佳驱动模式,并基于该模式获得出口压力,外筒半径,转速和蒸发腔高度四个关键参数对超重力真空形成过程的影响;模拟结果与理论预测一致,误差仅为3%左右;超重力真空区域体积与出口压力呈负相关性,与外筒半径、蒸发腔高度、转速呈正相关性,所得影响规律可指导设备设计与运行。基于筛选出的双筒旋转驱动模式设计了超重力真空蒸发室,由于实验室空间和制造原材料尺寸限制,设备只有在转速为360r/min时才能获得超重力真空区域,低于此转速运行时会产生超重力低压区域,高于此转速运行则会破坏低压环境。建立了超重力真空蒸发室三维模型并导入ANSYS Workbench进行模态分析,结果表明,在旋转预应力和流体载荷作用下,超重力真空蒸发室在转筒达到最大转速360r/min时会发生共振,可能影响超重力真空区域的形成;流体载荷对超重力真空蒸发室的频率几乎没有影响,在设计及实验时可以不予考虑。搭建了超重力真空蒸发室测试实验平台,对超重力真空/低压环境的形成过程进行了测试。测试过程中成功生成了超重力低压区域,降低出口压力、在一定范围内增大转速都有助于超重力低压环境的形成;实验所测最低压力值与理论计算结果较为接近,当转速为360r/min时最低压力达到8.9kPa,与环境温度所对应的饱和蒸气压处于同一量级。实验中未得到理论预测的真空区域,一方面是由于转筒与流体的速度滑移,在转筒转速为360r/min时,相对速度滑移达到最大值6%;另一方面是设备运行频率接近模态分析的共振频率,发生过度振动,致使压力达到最低之后反弹。超重力真空蒸发室运行的最大能耗约为425W,与热法海水淡化总体能耗相比非常小,具备一定能耗优势。研究了超重力真空/低压形成技术与海水淡化工艺的耦合方法,提出了超重力低压膜蒸馏海水淡化技术,设计了总体工艺流程,分析了技术可行性及优势,预测了能耗,并对关键部件进行了概念性设计,为今后该技术的深入研究奠定了基础。