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多重効用蒸留または多重効用蒸留（MED）は、海水淡水化によく用いられる蒸留プロセスです。これは複数の段階または「効用」から構成されています。各段階では、供給水は管内で蒸気によって加熱されます。通常は、塩水を管に噴霧することによって加熱されます。水の一部が蒸発し、この蒸気が次の段階（効用）の管に流れ込み、さらに水を加熱して蒸発させます。各段階は基本的に前の段階からのエネルギーを再利用し、段階が進むにつれて温度と圧力が徐々に低下します。順方向供給、逆方向供給など、さまざまな構成があります。[ 1 ]さらに、段階間では、この蒸気は流入する塩水を予熱するためにいくらかの熱を使用します。[ 2 ]
この装置は、管壁で隔てられた一連の閉鎖空間と見なすことができ、一方の端に熱源、もう一方の端にヒートシンクがあります。各空間は、n段階の管の外側とn + 1段階の管の内側という、互いに繋がっている 2 つのサブ空間から構成されます。各空間は、前の空間よりも温度と圧力が低く、管壁は両側の流体の温度の中間の温度になります。空間内の圧力は、両方のサブ空間の壁の温度と平衡状態になることはできません。中間の圧力になります。すると、最初のサブ空間では圧力が低すぎるか温度が高すぎるため、水が蒸発します。2 番目のサブ空間では、圧力が高すぎるか温度が低すぎるため、蒸気が凝縮します。これにより、蒸発エネルギーが、より温度の高い最初のサブ空間からより温度の低い 2 番目のサブ空間へと運ばれます。2 番目のサブ空間では、エネルギーは管壁を通して伝導によって、より温度の低い次の空間へと流れます。
管内の金属が薄く、管壁の両側の液体の層が薄いほど、空間から空間へのエネルギー輸送効率が高くなります。熱源とシンクの間にステージを増やすと、空間間の温度差が小さくなり、管の単位表面積あたりの熱輸送が大幅に減少します。供給されたエネルギーはより多くの水を蒸発させるために何度も再利用されますが、プロセスにはより多くの時間がかかります。ステージごとに蒸留される水の量は、エネルギー輸送量に正比例します。[ 3 ]輸送速度を遅くすると、設置コストの増加を犠牲にして、ステージあたりの表面積、つまり管の数と長さを増やすことができます。
各段の底部に集められた塩水は、次の段の管に噴霧することができる。なぜなら、この水は、次の段の運転温度と圧力に近いか、わずかに高い温度と圧力を有しているからである。この水の一部は、元の段よりも低い圧力で次の段に放出される際に、蒸気となって蒸発する。
第1段階と第最終段階では、それぞれ外部加熱と外部冷却が必要です。最終段階から除去される熱量は、第1段階に供給される熱量とほぼ等しくなければなりません。海水淡水化の場合、 スケール形成を避けるため、最も高温となる第1段階でさえ、通常は70～75℃以下の温度で運転されます。[ 4 ]
最も低い圧力の段では、管壁を介して同じエネルギー輸送を実現するために、比較的広い表面積が必要となる。この表面積を確保するためのコストが、後段で非常に低い圧力と温度を使用することの有用性を制限する。給水に溶解したガスが各段に蓄積されると、圧力差の減少に寄与する可能性がある。
第1段には外部から給水する必要がある。第1段のチューブは、外部の蒸気源、またはその他の熱源によって加熱される。
各段階のすべてのチューブから発生する凝縮水（淡水）は、それぞれの段階の圧力から周囲圧力まで汲み出さなければならない。最終段階の底部に溜まった塩水は、周囲圧力よりも大幅に低い圧力であるため、汲み出さなければならない。