在濕式冷卻塔中，熱水的溫度高，流過水表面的空氣的溫度低，水將熱量傳給空氣，由空氣帶走，散到大氣中去，水向空氣散熱有三種形式①接觸散熱、②蒸發散熱、③輻射散熱。冷卻塔主要靠前兩種散熱，輻射散熱量很小，可勿略不計。
蒸發散熱原理
蒸發散熱通過物質交換，即通過水分子不斷擴散到空氣中來完成。水分子有著不同的能量，平均能量有水溫決定，在水表面附近一部分動能大的水分子克服鄰近水分子的吸引力逃出水面而成為水蒸氣，由于能量大的水分子逃離，水面附近的水體能量變小，因此，水溫降低，這就是蒸發散熱，一般認為蒸發的水分子首先在水表面形成一層薄的飽和空氣層，其溫度和水面溫度相同，然后水蒸氣從飽和層向大氣中擴散的快慢取決于飽和層的水蒸氣壓力和大氣的水蒸氣壓力差，即道爾頓（Dolton）定律，可用圖1表示此過程。
  實際上冷卻水塔工作原理就是上述水蒸發熱質交換的運用，即將熱水噴灑在散熱材表面與通過之移動空氣相接觸，此際熱水與冷空氣之間產生濕熱之熱交換作用，同時部分的熱水被蒸發，也即蒸發水汽
中其蒸發潛熱被排放至空氣中，然后經冷卻后的水落入水槽內，然后再回到所需設備利用、循環。

根據熱力學定律，熱水經過   冷卻塔時，放出之熱量相等空氣由入口至出口時所吸收之熱量。
L×（t2-t1）=G×（h2－h1）
L/G=（h2－h1）/（t2-t1）=e/R
其質量之傳遞可以下列公式表示：
 G×eg=ka（EI—eg）dv ------ （1）
eg：空氣總質量熱焓
k： 冷卻塔單位面積之熱慣流率系數
a： 常數
  EI：在一定水溫時飽和空氣熱焓  cal/kg（BTU/Ib）
L：循環水量
LPM（GPM）
T2：熱水溫度
℃（°F）
T1：冷水溫度
℃（°F）
G：風量
kg/min（1b/min）
H2：出風口空氣熱焓
kcal/kg of dry air（BTU/1b of dry   air）
H1：入風口空氣熱焓
kcal/kg of dry air（BTU/1b of dry   air）
L/G：水/氣比

E：  空氣熱焓差
kcal/kg of dry air（BTU/1b of dry   air）
R： 水溫度差
℃（°F）