多效蒸餾水機的工作原理是讓經充分預熱的純化水通過多級蒸發和冷凝，排除不凝氣體和雜質，從而獲得高純度的注射用水。多效蒸餾水機屬于塔式蒸餾水機在節能環保方面的升級產品，相比于塔式蒸餾水機，多效蒸餾水機溫度較高，有利于注射用水微生物繁殖的抑制，設備占地面積小，維護保養相對簡單，現已成為制藥行業注射用水主要的生產設備。
由多個蒸發換熱器、分離裝置、預熱器、兩個冷凝器、閥門、儀表和控制部分等組成。由于在這個分段蒸發和冷凝過程當中，只有效蒸發器需要外部熱源加熱，經一效產生的純蒸汽和各效產生的注射用水的冷凝是外部卻介質來冷卻的，所以在能源節約方面效果非常明顯。
多效蒸餾水機的主要部件以及功能包含：
1.緩沖水箱，用于保護后段的供水泵；
2.供水泵，用于將原水（例如純化水或自來水）源源不斷的泵入換熱器；
3.冷凝器一，用于將注射水與純蒸汽的混合物進行冷卻，同時將原水進行預熱；
4.預熱器，用于將純化水進行預加熱；
5.換熱器，用于工業蒸汽與原水進行熱交換；
6.冷凝器二，用于對注射用水準確控溫；
7.控制系統，用于控制整個設備的全自動化運行。
多效蒸餾水機經過每效蒸發器產生的純化了的蒸汽都是用于加熱原水的純蒸汽，純蒸汽在加熱蒸發原水后經過相變冷凝成為注射水。常規多效蒸餾水機效數為3-8效，每效包括一個蒸發器，一個分離裝置和一個預熱器，效數越多、節能效果越好，設備均按自消毒、自滅菌原則設計，充分滿足cGMP要求，設備運行過程安靜、安全、簡便可靠。
