随着全球人口的持续增长和水体污染,淡水资源供不应求的问题日益加剧,海水淡化,就是目前解决淡水资源危机的一种重要方法。太阳能具有清洁长久等优点,在日照强烈且淡水缺乏的海边,太阳能海水淡化是一项应用前景广阔的技术。太阳能海水淡化是利用液态水分子吸收光能汽化以分离矿物质来获得淡水的过程,但目前太阳能海水淡化系统生产淡水的成本较高,其主要原因在于,生产水蒸气的过程中,受欠佳的蒸发环境制约,产量不高,且水蒸气冷凝过程中释放的潜热未能被充分利用。为提升太阳能的利用效率,减小被蒸发海水的热惰性,本文提出了一种新型的晾晒式太阳能海水淡化方法,通过研制样机,开展实验研究,验证该方法的正确性和有效性,力图为太阳能海水淡化领域的研究提供技术参考。本文突破传统的太阳能海水淡化装置的设计思路,提出了一种新型的晾晒式太阳能海水淡化方法,建立了其系统模型。该系统由一种高效蒸发的管式蒸发器构成的阵列与集中回收蒸汽的换热冷凝子系统构成。其中蒸发器由透明玻璃管式外壳、晾晒式蒸发体、热海水雾化喷头和辅助支撑系统组成,换热冷凝子系统由海水分级预热系统和强化冷凝系统组成。通过晾晒体、界面加热、多级预热等环节的结合,改善蒸发环境,利用冷凝产生的余热预热海水,提高能量利用率。建立了各个蒸发区和冷凝区的热交换模型,通过MATLAB和Aspen Plus完成了热力学与质热传递的数值仿真,综合考虑辐射、对流和传热三种传热方式以及辐射强度和环境温度,研究了各个组成部件的热交换规律,得到了每个节点的海水温度变化与蒸汽温度变化,计算了系统在各个区域的淡水产量,仿真验证了总体方案的理论可行性。本文基于热力学理论的分析,完成了系统的设计、机械加工、装配和调试,并开展了典型工况下的实验研究。实验结果表明:新型的太阳能海水淡化系统相比于传统的太阳能海水淡化装置,改善了蒸发环境,减小了装置的热惰性,提高了装置的单位面积产水量。在秋冬季节,装置日产水量可达4.14 kg/m~2,淡化效率可达30%。