多效蒸發是將前效的二次蒸汽作為下一效加熱蒸汽的串聯蒸發操作。在多效蒸發中，各效的操作壓力、相應的加熱蒸汽溫度與溶液沸點依次降低。
1原理
在蒸發生產中，二次蒸氣的產量較大，且含大量的潛熱，故應將其回收加以利用，若將二次蒸氣通入另一蒸發器的加熱室，隻要後者的操作壓強和溶液沸點低於原蒸發器中的操作壓強和沸點，則通入的二次蒸氣仍能起到加熱作用，這種操作方式即為多效蒸發。
多效蒸發中的每一個蒸發器稱為一效。凡通入加熱蒸汽的蒸發器稱為第一效，用第一效的二次蒸氣作為加熱劑的蒸發器稱為第二效，依此類推。采用多效蒸發器的目的是為了節省加熱蒸氣的消耗量。理論上，1kg加熱蒸氣大約可蒸發1kg水。
但由於有熱損失，而且分離室中水的汽化潛熱要比加熱室中的冷凝潛熱大，因此，實際上蒸發1kg水所需要的加熱蒸氣超過1kg。根據經驗，蒸氣的經濟性（U=W/D），單效為0.91；雙效為1.76；三效為2.5：四效為3.33；五效為3.71等。可見隨著效數的增加，W/D的增長率逐漸下降。例如，由單效改為雙效時，加熱蒸汽大約可節省50%；而四效改為五效時，加熱蒸汽隻節省10%。但是，隨著效數的增加，傳熱的溫度差損失增大，使得蒸發器的生產強度大大下降，設備費用成倍增加。當效數增加到一定程度後，由於增加效數而節省的蒸氣費用與所增添的設備費相比較，可能會得不償失。
工業上必須對操作費和設備費作出權衡，以決定合理的效數。常用的為2～3效，多為6效。
2流程
多效蒸發中第一效加入加熱蒸汽，從第一效產生的二次蒸汽作為第二效的加熱蒸汽，而第二效的加熱室卻相當於第一效的冷凝器，從第二效產生的二次蒸汽又作為第三效的加熱蒸汽，如此串聯多個蒸發器，就組成了多效蒸發。由於多效操作中蒸發室的操作壓力是逐效降低的，故在生產中的多效蒸發器的末效帶與真空裝置連接。各效的加熱蒸汽溫度和溶液的沸點也是依次降低的，而完成液的濃度是逐效增加的。最後一效的二次蒸汽進入冷凝器，用水冷卻冷凝成水而移除。
為了合理利用有效溫差，行根據處理物料的性質，通常多效蒸發有下列三種操作流程。
並流流程
右圖為為並流加料三效蒸發的流程。溶液和二次蒸汽同向依次通過各效。
這種流程的優點為：料液可藉相鄰二效的壓力差自動流入後一效，而不需用泵輸送，同時，由於前一效的沸點比後一效的高，因此當物料進入後一效時，會產生自蒸發，這可多蒸出一部分水汽。這種流程的操作也較簡便，易於穩定。但其主要缺點是傳熱係數會下降，這是因為後序各效的濃度會逐漸增高，但沸點反而逐漸降低，導致溶液黏度逐漸增大。
逆流流程
右圖為逆流加料三效蒸發流程。溶液與二次蒸汽流動方向相反，需用泵將溶液送至壓力較高的前一效。
其優點是，各效濃度和溫度對溶液的黏度的影響大致相抵消，各效的傳熱條件大致相同，即傳熱係數大致相I司。
缺點是：料液輸送必須用泵，另外，進料也沒有自蒸發。一般這種流群隻有在溶液黏度隨溫度變化較大的場合才‘被采用，
平流流程
圖中為平流加料三效蒸發流程，蒸汽的走向與並流相同，但原料液和完成液則分別從各效加入和排出。這種流程適用於處理易結晶物料，例如食鹽水溶液等的蒸發。
3計算
多效蒸發需要計算的內容有：各效蒸發水量、加熱蒸汽消耗量及傳熱麵積。由於多效蒸發的效數多，計算中未知數量也多，所以計算遠較單效蒸發複雜。因此2015年已采用電子計算機進行計算。但基本依據和原理仍然是物料衡算、熱量衡算及傳熱速率方程。由於計算中出現未知參數，因此計算時常采用試差法，其步驟如下。
（1）根據物料衡算求出總蒸發量。
（2）根據經驗設定各效蒸發量，再估算各效溶液濃度，通常各效蒸發量可按各效蒸發量相等的原則設定，即
並流加料的蒸發過程，由於有自蒸發現象，則可按如下比例設定
若為兩效 W1：W2 = 1：1.1
若為三效 W1：W2：W3 = 1：1.1：1.2
根據設定得到各效蒸發量後，即可通過物料衡算求出各完成液的濃度。
（3）設定各效操作壓力以求各效溶液的沸點。通常按各效等壓降原則設定，即相鄰兩效間的壓差為
式中，p1——加熱蒸汽的壓強，Pa；
pe——冷凝器中的壓強，Pa；
n——效數。
（4）應用熱量衡算求出各效的加熱蒸汽用量和蒸發水量。
（5）按照各效傳熱麵積相等的原則分配各效的有效溫度差，並根據傳熱效率方程求出各效的傳熱麵積。
（6）校驗各效傳熱而積是否相等，若不等，則還需重新分配各效的有效溫度差，重新計算，直到相等或相近時為止。
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