在湿式冷却塔中，热水的温度高，流过水表面的空气的温度低，水将热量传给空气，由空气带走，散到大气中去，水向空气散热有三种形式①接触散热、②蒸发散热、③辐射散热。冷却塔主要靠前两种散热，辐射散热量很小，可勿略不计。
蒸发散热原理
蒸发散热通过物质交换，即通过水分子不断扩散到空气中来完成。水分子有着不同的能量，平均能量有水温决定，在水表面附近一部分动能大的水分子克服邻近水分子的吸引力逃出水面而成为水蒸气，由于能量大的水分子逃离，水面附近的水体能量变小，因此，水温降低，这就是蒸发散热，一般认为蒸发的水分子首先在水表面形成一层薄的饱和空气层，其温度和水面温度相同，然后水蒸气从饱和层向大气中扩散的快慢取决于饱和层的水蒸气压力和大气的水蒸气压力差，即道尔顿（Dolton）定律，可用图1表示此过程。
  实际上冷却水塔工作原理就是上述水蒸发热质交换的运用，即将热水喷洒在散热材表面与通过之移动空气相接触，此际热水与冷空气之间产生湿热之热交换作用，同时部分的热水被蒸发，也即蒸发水汽
中其蒸发潜热被排放至空气中，然后经冷却后的水落入水槽内，然后再回到所需设备利用、循环。

根据热力学定律，热水经过   冷却塔时，放出之热量相等空气由入口至出口时所吸收之热量。
L×（t2-t1）=G×（h2－h1）
L/G=（h2－h1）/（t2-t1）=e/R
其质量之传递可以下列公式表示：
 G×eg=ka（EI—eg）dv ------ （1）
eg：空气总质量热焓
k： 冷却塔单位面积之热惯流率系数
a： 常数
  EI：在一定水温时饱和空气热焓  cal/kg（BTU/Ib）
L：循环水量
LPM（GPM）
T2：热水温度
℃（°F）
T1：冷水温度
℃（°F）
G：风量
kg/min（1b/min）
H2：出风口空气热焓
kcal/kg of dry air（BTU/1b of dry   air）
H1：入风口空气热焓
kcal/kg of dry air（BTU/1b of dry   air）
L/G：水/气比

E：  空气热焓差
kcal/kg of dry air（BTU/1b of dry   air）
R： 水温度差
℃（°F）