在全球淡水资源匮乏、能源紧张的情况下,利用太阳能等可再生能源进行海水淡化无疑是一种长远的战略。但与此同时常规的海水淡化技术是一个高耗能产业,在化石燃料供应逐渐短缺、能源价格飞涨、环境质量恶化的今天,利用新型的清洁可再生能源进行海水淡化将成为重要的发展方向。尤其在淡水缺乏的孤岛、船舰及电力供应困难的偏远地区,利用天然的太阳能进行海水淡化具有深远的现实意义。本文分别研制了单级和三级的聚光直热式加湿除湿太阳能海水淡化装置,对其结构和运行原理进行了介绍,并对装置内部的传热传质过程进行了分析,根据能量平衡关系建立了实验装置的仿真计算模型。本文为了研究实验装置的性能,设计了不同的实验方案。对单级实验装置进行了定温实验、定功率加热实验以及实际天气下的室外实验,对三级实验装置进行了定功率加热实验和实际天气下的室外实验。分析了装置内温度及产水速率的变化及其原因。并计算了装置的性能系数,结果表明三级实验装置相对于单级实验装置的性能系数提高了6%。最后,在能量平衡方程的基础上建立了单级和三级实验装置仿真计算模型,编制了Matlab语言程序。将仿真计算结果和实验结果进行了对比及解释,并找到了提高实验装置产水量和性能系数的主要方法。结果发现仿真计算结果和实验结果的偏差在15%以内,说明建立的仿真模型能够较好地预测装置的产水性能。