水在冷却塔中进行冷却的过程中，把水形成很小的水滴或极薄的水膜，扩大水与空气的接触面积和延长接触时间，是加强水的蒸发汽化，带走水中的大量热量，所以水在冷却塔中冷却的过程是传导散热和蒸发散热的过程。

　　从分子运动理论来说，水的表面蒸发是由分子热运动而引起的，分子的运动又是不规则的，各分子的运动速度大小不一样，波动范围很大。当水表面的某些水分子的动能是以克服水内部对它的内聚力时，这些水分子就从水面逸出，进入空气中，这就是蒸发。由于水中动能较大的水分子逸出，那么余下来的其他水分子的平均动能减小，水的温度也随之降低，使水得到冷却，这就是蒸发散热的主要原因。所以蒸发散热是水分子运动的结果。

　　水的蒸发散热可以在沸腾时进行，也可以在低于沸点的温度下进行，而自然界中的蒸发散热大都是在低于沸点的温度下进行的蒸发。热水在冷却塔内的冷却是在低于沸点的情况下进行的蒸发散热现象。从水面逸出的水分子，相互之间可能进行碰撞，或者逸出去的水分子与空气中已有的水分子之间进行相互碰撞，那么又可能重新进入到水中。如果在单位时间内逸出水分子多于回到水面中的水分子，那么水就不断蒸发，水温也就不断地降低，水就得到冷却。

　　水的表面蒸发因在水温低于沸点的情况下进行，这时，水和空气的相交面上存在着蒸气的压力差，一般认为水与空气的接触中，在其交界面处存在着一层极薄的饱和气层，称为水面饱和气层。水首先蒸发到饱和气层中去，然后扩散到空气中去。

　　设水面饱和气层的温度为t1，水面的温度为tf,水滴越小或水膜越薄，那么t1与tf就越接近。设水面饱和气层的饱和水蒸汽分压力为p1，而远离水面的空气中，温度为t时(t为干球温度)水蒸气的分压力为p2，那么它们之间的分压力差为：△p=p1-p2

　　这个△p就是水分子向空气中蒸发扩散的推动力，只要存在p1﹥p2(即△p为正值)，那么水的表面一定产生蒸发，水一定会冷却，而与水面的温度tf是高于还是低于水面以上的空气温度t无关。如果说蒸发所消耗热量用H表示，那么在p1﹥p2的条件下，蒸发热量H总是由水面跑向空气，水中的热量总是减小的。

　　为加快水的蒸发散热速度，在冷却塔内要采取以下两条措施：

　　1.增加热水与空气之间的接触面积。接触面积越大，水分子逸出的机会越多，蒸发散热就越快。而水与空气的接触主要是在冷却塔内的淋水填料中进行，则一方面要求水在淋水填料中形成的水滴越小越好、水膜越薄越好;另一方面要求填料本身越薄越好，即填料的面积越大越好(填料越薄，总面积越大)。

　　2.提高填料中水膜(或水滴)水面空气流动的速度，使从水面逸出的水蒸气分子迅速地扩散到冷却塔外部的空气中去，维持扩散的推动力为常数，就是不使△p降低下来。如果不迅速地排除逸出的水蒸气分子，就会使空气中的水蒸气分压力p2升高，使△p=p1-p2值变小(蒸发推动力减小)，不利于蒸发。所以要保持一定的风量和风速。