本发明涉及一种模拟多组分流体吞吐热采的实验装置，包括多组分注入系统（S1）、产出采集系统（S2）和模型系统（S3），多组分注入系统包括水蒸汽发生装置，氮气发生装置以及二氧化碳发生装置，多组分注入系统产生的多组分流体通过中间容器注入模型系统的井模型中，井模型的出口与产出采集系统中的产出收集装置相连接。根据本发明的模拟多组分流体吞吐热采的实验装置能准确地反映多组分流体注入工艺参数对稠油热采的影响，适用于油气田开发与开采工程中的实验模拟。