蒸发浓缩是一种常用的热分离技术，在化工，医药，发酵等领域有着广泛且重要的应用。蒸发浓缩需要消耗大量的热量，是一种能量密集型单元过程。随着世界能源紧张问题日益凸显，采用高效节能的蒸发技术，降低蒸发浓缩过程操作的加工成本，受到了越来越多的关注。热泵技术是一种将二次蒸汽升温升压，作为加热蒸汽循环使用，再利用其潜热的技术，具有高效，简单，适应广的特点。然而目前热泵技术或者单独应用于单效的蒸发器中，或者仅使用在多效蒸发中的第一效上，未能充分发挥其高效作用；应用研究上也缺乏热泵技术在蒸发系统中整体流程优化的分析；一些适应于特殊工艺条件的高效多级热泵系统设计开发较少，热泵升温升压能力受到限制。　　 本文在结合热泵技术本身优点的基础上，探讨了在普通热泵多效蒸发流程中调节热泵流程的可行性。依据热泵蒸发装置设计方法和热泵应用原则，开发设计了一种新型的多效热泵流程--间隔式热泵多效蒸发流程。以四效NaOH溶液浓缩工艺为算例，分别设计计算了三种多效流程。在此基础上，对新流程进行物料和热量衡算，考察其蒸汽经济性，沸点升高，各效真空设备投资，总温差即分配等因素。模型得到热泵蒸发的单位蒸发能力为1.4，四效蒸发的蒸发能力为0.3155。结果表明，间隔式热泵流程与普通热泵多效蒸发流程在蒸汽经济A(n)上相当，其有效总温差teff仅为普通热泵多效流程的21.8％，仅为10.5℃，能够减少操作压力费用。由于其能够在更多的效数上保持低温水平，非常适于热敏性物料的多效低温蒸发浓缩。并对蒸发浓缩系统进行热经济学和有效能损失分析，计算结果表明，间隔式热泵流程的年度总成本BC为普通热泵多效流程的77％，有效能损失Lt也相对较小。　　 蒸汽喷射式热泵是一种由拉瓦尔喷嘴和收缩-扩张式扩压器组成的流体机械。通过高压蒸汽Pm的膨胀抽吸低压二次蒸汽Ps，并在扩压器中得到压力的恢复Pd；在动量传递的过程中，也将能量从低品质的二次蒸汽转移到高品质的混合蒸汽中来。蒸汽喷射式热泵制造简单，价格低廉，是一种清洁高效的化工节能机械。传统的单级蒸汽喷射式热泵设计理论，偏重于经验系数选择，对实验研究有着极强的依赖性；而热力学方法又与实际工作情况偏差较大。本文依据射流动力学理论，推导了单级蒸汽喷射式热泵的气体动力学理论抽吸模型，并与其他简化推导方法进行比较。多级蒸汽喷射式热泵的设计理论，通常是将上一级的热泵出口蒸汽作为下一级的引射蒸汽。但这样的方法未能考虑总压缩比，膨胀比在各级之间合理分配的问题；特别是在匹配式多级热泵系统中，更易造成各级设计不协调的矛盾。借助于数学规划的方法，以减少总工作蒸汽消耗量为主要目的，建立目标函数，得到多级喷射式热泵压缩比分配的最优化原则，即un-1=ψ(n-1)un。根据优化设计结果，对应用于间隔式四效NaOH溶液浓缩工艺中蒸汽喷射式热泵进行设计计算，并绘制了设备CAD图。降低了多级热泵的生蒸汽耗量，从而也降低了整个流程的成本，增加经济效益。　　 随着计算流体力学在上世纪的快速发展，商用化的CFD模拟软件在各种流体机械优化设计中也得到广泛的应用。本文使用模拟软件ANSYS-CFX对多级蒸汽喷射式热泵进行数值模拟，具有成本小，数值实验次数多，能够反映内部复杂流场结构的优点。建立多级热泵内流体的控制方程，选择合适的湍流模型，考察网格无关性，并进行模拟计算。对模拟流场结果依据进行气体动力学原理进行分析，圆锥喷嘴的最高马赫数为2.3；三角型喷嘴的马赫数为1.6左右；对热力参数和结构参数对多级喷射式热泵的性能影响进行数据分析，得出模拟条件下最优的热力参数和结构参数。