为了提高多效蒸发系统能量与设备的利用效率以及深入研究多效蒸发过程的规律,建立了带有冷凝水闪蒸、溶液闪蒸和引出额外蒸汽预热原料液等节能措施并考虑蒸发过程有固相析出的复杂错流多效蒸发稳态模拟通用模型。该模型利用矩阵方程具有结构清晰和高度模块化的特点,将复杂多效蒸发系统的物料及热量衡算方程组以矩阵形式表达,通过保留或舍弃矩阵中特定功能模块,模型就能代表有或无固相析出、有或无引出额外蒸汽预热原料液、有或无冷凝水闪蒸、有或无溶液闪蒸等不同情况以及各种情况任意组合的并流、逆流、错流多效蒸发过程,从而实现模型的通用性。模型分为设计型与操作型两类。设计型模型对多效蒸发子系统各效有效传热温差Δt_i的分配和多级预热子系统各级预热温升Δt_p,j的分配分别采用等面积法、等温差法、自由配比法等进行分配并采用矩阵法结合迭代法进行设计模拟计算,其中自由配比法巧妙地将具有复杂约束条件的决策变量Δt_i和Δt_p,j转化为取值0～1的中间决策变量τ_i、τ_p,j,为Δt_i和Δt_p,j的自由搜索进而为优化设计提供了一个简便的方法;在常规设计模拟计算的基础上,建立了复杂多效蒸发系统优化设计模型,该模型以系统年总费用最小为优化目标,以生蒸汽温度T₀、冷凝器中二次蒸汽温度T_K、蒸发温差配比系数τ_i和预热温升配比系数τ_p,j为决策变量,采用遗传算法结合矩阵法求解。操作型模型分别以T₀、T_K、处理量F₀、出料浓度x_AZ等不同控制变量为未知变量并采用矩阵法结合迭代法进行操作模拟计算;在操作模拟计算的基础上,建立了复杂多效蒸发系统操作优化模型,该模型以浓缩成本最小为优化目标,以T_K和F₀为决策变量,采用遗传算法结合矩阵法求解。为拟合蒸发计算的众多复杂参数以便于编程计算,从实型参数项的搜索、高效实数编码策略等方面改进了基于遗传算法（GA）的智能拟合法,并研究了基于遗传程序设计（GP）和微粒群（PSO）算法的多元非线性智能反演技术。研究结果表明:智能拟合法是一种新型高效的拟合法,用该法拟合得到的摩擦因数计算式、氯化钠在氢氧化钠中的溶解度方程等具有形式简单、精度高、适用范围广的优点;多效蒸发矩阵模型具有很强的通用性,矩阵法结合迭代法是进行多效蒸发模拟计算的高效、通用算法;对设计型问题,同时采用各种节能措施且采用遗传算法对T₀、T_K、τ_i、τ_p,j进行优化的系统节省年总费用最显著,对复杂错流四效蒸发系统在上述情况下的优化设计比没有节能措施的常规设计节省年总费用34.7%;对操作型问题,同时采用各种节能措施且采用遗传算法对T_K、F₀进行操作优化节省浓缩成本非常显著,且存在一“黄金分割现象”,即多效蒸发系统的最佳处理量一般落在0.618倍最大处理量附近,对复杂错流四效蒸发系统进行操作优化比无操作优化时最多节省浓缩成本9.1%。