從分子運動理論來說，水的表面蒸發是由分子熱運動而引起的，分子的運動又是不規則的，各分子的運動速度大小不一樣，波動范圍很大。當水表面的某些水分子的動能是以克服水內部對它的內聚力時，這些水分子就從水面逸出，進入空氣中，這就是蒸發。由于水中動能較大的水分子逸出，那么余下來的其他水分子的平均動能減小，水的溫度也隨之降低，使水得到冷卻，這就是蒸發散熱的主要原因。所以蒸發散熱是水分子運動的結果。
1.增加熱水與空氣之間的接觸面積。接觸面積越大，水分子逸出的機會越多，蒸發散熱就越快。而水與空氣的接觸主要是在冷卻塔內的淋水填料中進行，則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，即填料的面積越大越好（填料越薄，總面積越大）。
2.提高填料中水膜（或水滴）水面空氣流動的速度，使從水面逸出的水蒸氣分子迅速地擴散到大型玻璃鋼冷卻塔外部的空氣中去，維持擴散的推動力為常數，就是不使△p降低下來。如果不迅速地排除逸出的水蒸氣分子，就會使空氣中的水蒸氣分壓力p2升高，使△p=p1-p2值變小（蒸發推動力減小），不利于蒸發。所以要保持一定的風量和風速。
水在冷卻塔中進行冷卻的過程中，把水形成很小的水滴或極薄的水膜，擴大水與空氣的接觸面積和延長接觸時間，是加強水的蒸發汽化，帶走水中的大量熱量，所以水在冷卻塔中冷卻的過程是傳導散熱和蒸發散熱的過程。