本发明公开了一种高效太阳能海水淡化装置，包括具有线聚焦功能的碟式聚光器、带有真空夹层的圆柱型蒸汽发生器、具有核壳双层结构的纳米粒子和套管式换热器；碟式聚光器的聚焦轴与圆柱型蒸汽发生器的中心轴重合；圆柱型蒸汽发生器内部容纳待处理海水，纳米粒子散布于圆柱型蒸汽发生器内的海水中；套管式换热器的套管侧壁的上部具有海水入口，套管侧壁的下部具有海水出口，该海水出口通过密封管道与圆柱型蒸汽发生器侧壁的底部连通；套管式换热器的内管上端连通于圆柱型蒸汽发生器的顶部，下端开口作为淡水出口。利用本发明，借助于散布在海水中的纳米粒子实现了直接流体内部加热的方式，减少了反射和热阻损失，提高了加热效率。