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冷却塔是利用水和空气的接触，干燥(低焓值)的空气经过风机的抽动后，自进风网处进入冷却塔内;另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，饱和蒸汽分压力大的高温水分子向压力低的空气流动，湿热(高焓值)的水自播水系统洒入塔内。

当水滴和空气接触时，一方面由于空气与水的直接传热，在压力的作用下产生蒸发现象，从而达到降温之目的,将水中的热量带走即蒸发传热。

以圆形逆流式冷却塔工作过程为例：

热水自主机房通过水泵以一定的压力经过管道、曲喉、曲喉、横喉、曲喉将循环水压至冷却塔的播水系统内，通过播水管上的小孔将水均匀地播洒在填料上面;热水流经填料表面时形成水膜和空气进行热交换，干燥的低晗值的空气在风机的作用下由底部入风网进入塔内，高湿度高晗值的热风从顶部抽出，冷却水滴入底盆内，经出水管流入主机。

当与水接触的空气不饱和时，水分子不断地向空气中蒸发，但当水气接触面上的空气达到饱和时，水分子就蒸发不出去，而是处于一种动平衡状态。蒸发出去的水分子数量等于从空气中返回到水中的水分子的数量，水温保持不变。接触的空气越干燥，蒸发就越容易进行，水温就容易降低。