多效蒸發系由單效蒸發組成的系統，即將前一個蒸發器蒸發出來的二次蒸汽引入下一蒸發器作為加熱蒸汽并在下一蒸發器中凝為蒸餾水，如此依次進行。每一個蒸發器及其過程稱為一效。這樣就可形成雙效、三效和多效等。至于原料水則可以有多種方式進入系統，有逆流，平流（分別進入各效）、并流（從第一效進入）和逆流預熱并流進料等。在大型脫鹽裝置中多用后一種進料方式，其他進料方式多在化工蒸發中采用。多效蒸發過程在海水淡化和大中型熱電廠鍋爐供水方面都有采用。

各效的壓力溫度從左到右依次降低。從冷凝器后分流出來的原料海水經過預處理后，由泵G1依次送入預熱器En、En-1、。。。、E3、E2、E1、進行預熱，然后進入第一效蒸發器D1的頂部，并按要求分配到傳熱管的內壁，管外為加熱蒸汽。蒸發出來的二次蒸汽同下降的鹽水在分離室中實現汽液分離，二次蒸汽經過除沫器后引至下一效加熱。剩下的鹽水則因兩效間的壓差作用而流入下一效蒸發器D2。從第二效起各效都有鹽水循環泵G7、G8、。。。、Gn+4、Gn+5，將鹽水分別打到蒸發器頂部進行分布和蒸發。如此進行直到末效Dn。各效所生成的蒸餾水也沿壓力 溫度降低的方向流經各效管間，同時回收其熱量，直到最后的冷凝器K，形成產品淡水抽出。最后的濃鹽水從末端Dn的底部排出。

多效蒸發與單效蒸發相比，熱能得以重復利用，造水比幾乎按效數成倍增加，但單產設備費亦隨效數的增加而逐漸升高，故不能一味地增加效數。

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