环境控制与生命保障系统是空间站长期在轨运行的必要前提,其中关于尿液废水的回收处理难度最大且最关键。目前国际上针对尿液分离技术有热电膜分离技术和蒸汽压缩蒸馏技术。本文选取蒸汽压缩蒸馏装置为研究对象,应用实验和数值模拟相结合的研究手段,对蒸馏现象进行深入分析,为全面清晰地描述该现象的规律与特性积累相关经验,并奠定一定的研究基础。本文首先通过可视化实验对旋转蒸发仪内部流体的流动以及液膜形成进行分析,观察不同转速工况下,液位高度、蒸馏烧瓶倾斜角度对溶液铺展情况的影响。结果表明液位高度越高溶液铺展范围越大,高转速下流体湍流波动越剧烈；倾斜角度越大液膜铺展越大,综合比较选定70°为最佳倾斜角度,进行蒸馏实验。配置与尿液相同比例的盐溶液进行蒸汽压缩蒸馏实验研究。结果表明温度、转速、浓度是影响溶液蒸汽分离特性的主要因素,其中温度对其影响比较明显,在35℃-60℃的温度范围内,脱水率达94.54%-95.89%,转速对其影响较小,不同转速脱水率增幅仅在0.2%范围内波动,浓度对分离效率具有制约作用,随着浓度增加脱水率减少。利用两相流模型并结合相变模型对实验部分蒸馏烧瓶内溶液的流动以及传热传质现象展开了数值模拟研究。在实验基础上,分析不同壁面加热温度、烧瓶旋转速度、液位高度、倾角变化对蒸馏过程的影响。壁面加热温度对蒸馏过程溶液平均温度影响比较显著,壁温升高促进热传递过程,提高了蒸馏效率；转速以及倾角变化对流动形态产生影响,改变了溶液扰动以及受热面积,进而改变了传热,最终影响了溶液蒸馏的进行；升高液位高度会降低热传递的速率,最终导致蒸馏效率的降低。倾角变化不仅影响自由液面表面积大小,对流动形态也有一定影响。倾角变大,增加了溶液的扰动,传热现象明显,蒸馏效率提高。本文的研究结果可以为我国空间站环控生保技术采用蒸汽压缩蒸馏方法进行尿液分离的进一步研究提供一定的基础数据。