在冷卻塔中水被冷卻，一部分熱量由于水的表面蒸發(fā)而傳遞到大氣中（將一部分水變成汽，擴(kuò)散和對(duì)流的作用轉(zhuǎn)入空氣），另一部分熱量則由于水和空氣的溫差形成的接觸散熱（熱傳導(dǎo)和對(duì)流的作用）而傳播到大氣中去。此外，由于種射也將若于熱量從水中引走，但由輻射作用而引出的熱量與其它兩種散熱形式比較，相當(dāng)微小，因而在組成冷卻塔的熱平衡時(shí)可以忽略不計(jì)。

根據(jù)氣體動(dòng)力學(xué)理論，水從它與空氣相接觸的表面蒸發(fā)的機(jī)理是這樣的，水分子處在無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中，并且其運(yùn)動(dòng)速度的波動(dòng)范圍很大，而那些具有最大速度的分子(確切地說(shuō)是具有最大動(dòng)能的分子)沖出水的表面錫入空氣中，調(diào)之蒸發(fā)。能夠從水中脫出的分子只是那些靠近表面的、并且具有相當(dāng)大的垂直于水表面的分速度的、能克服分子內(nèi)聚力的分子。從水表面脫出的水分子與空氣分子相碰，改變自己運(yùn)動(dòng)的方向和速度。一部分從水中脫出的分子，當(dāng)與空氣分子碰撞后可能重新回到水表面，然后又反射到空氣中或者被水吸收(冷凝)。而另一部分從水表面脫出的分子由于擴(kuò)散和對(duì)流的作用進(jìn)入空氣，無(wú)可挽回地?fù)p失的水分子成為空氣中的水蒸汽，這一部分水分子的資失便是伴隨物質(zhì)轉(zhuǎn)移或稱之為物質(zhì)交換的區(qū)發(fā)過(guò)程的實(shí)質(zhì)。

有一個(gè)所謂蒸發(fā)速度的概念，即在單位時(shí)間內(nèi)水量的減少。在水與蒸汽分壓力相同的情況下，蒸發(fā)的速度被認(rèn)為等于零，雖然從液相變?yōu)檎羝倪^(guò)程沒(méi)有停止，但卻被相反的冷此過(guò)程，即蒸汽分子過(guò)渡到液相的過(guò)程完全抵消了。也就是說(shuō)蒸發(fā)出去的分子數(shù)量等于單位時(shí)間內(nèi)從水表面脫出去的分子數(shù)量與凝結(jié)回水表面的蒸汽分子的數(shù)量之差。水溫是由處于熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分子動(dòng)能來(lái)確定的，并且較高的溫度得應(yīng)于較高的分子平均動(dòng)能。失去的水分子的平均動(dòng)能比剩余部分大，所以剩余的水的溫度由于蒸發(fā)的結(jié)果而下降。水分子克服眼內(nèi)聚力從水中逸出要消耗能量，在蒸發(fā)時(shí)擴(kuò)大體積也要消冰能量，這些能量決定蒸發(fā)熱。

 從水表面逸出的分子非常緩慢地滲入到空氣層里，它們擴(kuò)散的速度以每秒幾十或幾百分之一厘米來(lái)計(jì)量，這個(gè)速度與分子脫離水表面的速度相比是相當(dāng)小的。而緊靠近蒸發(fā)表面的空氣層非常迅速地積聚著蒸汽分子在這一室氣屋中的分壓力迅速增長(zhǎng)。此時(shí)蒸汽分子進(jìn)入空氣層的擴(kuò)散速度等于蒸發(fā)的最大速度與相反過(guò)程的冷凝速度之差，也即等于水的蒸發(fā)速度。由此得出結(jié)論，在空氣中蒸發(fā)的速度不取決于在兩相分界面上汽化過(guò)程的速度，而取決于氣相中蒸汽分子的擴(kuò)散速度。

在大氣壓下，在空氣中蒸發(fā)時(shí)返回水里的分子數(shù)目?jī)H僅略小于在同一時(shí)間內(nèi)由蒸發(fā)表面穩(wěn)出的分子數(shù)目。在水表面上方存有大其逸出的分子時(shí)，形成的幾乎是也和藻汽層，這原理曾由斯藍(lán)芬首先提出。他指出飽和蒸汽的壓力和蒸汽分壓力之差是很小的。

為了足夠準(zhǔn)確地計(jì)算冷卻塔的蒸發(fā)冷卻過(guò)程，(按斯蒂芬學(xué)說(shuō) )可以認(rèn)為在緊貼水表面的空氣層積聚了相當(dāng)于他和狀態(tài)的大量蒸汽分子，此時(shí)蒸汽溫度等于水的平均溫度。水滴和水膜表 面的溫度與深層溫度的差值可以忽略不計(jì)，因?yàn)樵诶鋮s塔中水滴很小，水膜很薄，并且它們強(qiáng)烈地混合著。所以緊貼水表面的空氣層中的水蒸汽的分壓力等于在平均水溫下的他和蒸汽壓力p"_vt  在一般情況下，流動(dòng)于冷卻塔水表面上的主空氣流并沒(méi)有被水蒸汽飽和，在冷卻塔工作條件下的水溫和于力范圍內(nèi)，可以認(rèn)為水蒸汽符合于理想氣體定律，在溫度為0℃時(shí)主空氣流中的蒸汽分壓力p_v0，是空氣的相對(duì)濕度和他和水蒸汽壓力的乘積。