物料从加热区的上方径向流入薄膜蒸发器，经过布料器分布到蒸发器加热壁面，然后旋转的刮膜器将物料连续均匀地加热面上刮成厚薄均匀的液膜，并以螺旋状向下推进。在此过程中，旋转的刮膜器保证连续和均匀的液膜产生高速湍流，并阻止液膜在加热面结焦、结垢，从而提高传总系数。轻组份被蒸发形成蒸汽流上升，经汽液分离器到达和蒸发器直接相连的外置冷凝器；重组份从蒸发器底部的锥体排出。
一个***的布料器不仅仅具有将物料均匀地泼向蒸发器内壁，防止物料溅到蒸发器内部喷入蒸汽流，还具有防止刚进入的物料在此处闪蒸，有利于泡沫的消除，物料只能沿着加热面蒸发。
在薄膜蒸发器的上部配有一个依据物料特性设计的离心式分离器，将上升蒸汽流中的液滴分离出来并返回布料器。
1、MVR蒸发器工作原理
MVR蒸发器利用蒸发器中产生的二次蒸汽，经压缩机压缩，压力、温度升高，热焓增加，然后送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水。这样，原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潜热，又提高了热效率，生蒸汽的经济性相当于多效蒸发的3效，减少了对外部加热及冷却资源的需求，降低能耗。
压缩机对物料蒸发产生的二次蒸汽进行压缩做功，提高二次蒸发器的压力和温度，将电能转化为热能，升温后的二次蒸汽回到蒸发系统，对物料进行加热，从而达到二次蒸汽热娢再利用的目的，节能效果显著，加热过程主要消耗电力。
2、三效蒸发器工作原理
三效蒸发器是由相互串联的三个蒸发器组成，低温加热蒸气被引入*效，加热其中的废液，产生的蒸气被引入第二效作为加热蒸气，使第二效的废液以比*效更低的温度蒸发，这个过程重复到第三效。*效冷凝水返回热源处，其它各效冷凝水汇集后作为淡化水输出。
只要一份的蒸气投入，可以蒸发多倍的水出来。同时，高盐废水经过由*效到第三效的依次浓缩，在第三效达到过饱和而结晶析出，由此实现盐分与废水的固液分离。在负压的作用下，三效蒸发器中的废水产生的二次蒸气自动进入冷凝器，在循环冷却水的冷却下，废水产生的二次蒸气迅速转变成冷凝水。冷凝水可采用连续出水的方式，回收至回用水池。三效蒸发结晶器在废水蒸发过程中蒸发效益更高。
3、多效蒸发器工作原理
多效蒸发器的原理是通过鲜蒸汽驱动一效产生蒸发，再利用一效产生的二次蒸汽来驱动下一效蒸发，以此来达到节能的目的。为了减少一次蒸气的消耗量，采用将生产中产生出的二次蒸气导入第二个蒸发器中作加热蒸气用，第二个蒸发器产生的二次蒸气还可导入第三蒸发器中作加热蒸气用，每一个蒸发器称为一效，以此类推。这样，几个蒸发器串联操作，就组成了多效蒸发器。
多效蒸发器由较原始的蒸发釜，发展成单效、双效、三效、四效或者更多效蒸发器，其目的都是为了逐渐减少能源消耗更高。