在蒸發換熱室內，外接蒸汽液化產生汽化潛熱，對廢水進行加熱。由于蒸發換熱室內壓力較大，物料在蒸發換熱室中高于正常液體沸點壓力下加熱至過熱。加熱后的液體進入結晶蒸發室后，物料的壓力迅速下降，導致部分物料水溶液閃蒸或者沸騰。

　　廢水蒸發后的蒸汽進入二效蒸發器作為動力蒸發器進行加熱，未蒸發廢水和鹽分暫存在結晶蒸發室。一效、二效、三效蒸發器之間通過平衡管相通，在負壓所用下，高含鹽廢水或物料由一效向二效、三效依次流動，廢水不斷被蒸發，廢水中鹽的濃度越來越高，當廢水物料中的鹽分超過飽和狀態時，水中鹽分就會不斷地析出，進入蒸發結晶室的下部的集鹽室，整個過程周而復始，實現鹽水分離。

　　由三個蒸發器組合后的蒸發操作過程，三效蒸發時要求后效的操作壓強和溶液的沸點均較前效低，引入前效的二次蒸汽作為后效的加熱介質，即后效的加熱室成為前效二次蒸汽的冷凝器，僅第一效需要消耗生蒸汽。一般多效蒸發的末效或后效總是真空操作，二次蒸汽都作為下一效的加熱蒸汽，提高了蒸汽利用率。多效蒸發濃縮并不是效數越多越好，三效蒸發濃縮器時其中較為節能、穩定的一種。