在冷却塔中主要考虑蒸发散热和接触散热。设水温为tw，空气的干球温度为tg，湿球温度为ts，单位面积、单位时间的接触散热量为qa,蒸发散热量为qb。可分为图10-2所示的四种传热情况:
1)tw>tg，即水温大于气温。两种热量都由水面散向空气，q=qa+qb，水温降低，水量产生蒸发损失。
2)tw=tg，即水温和气温相等。接触散热停止，蒸发散热照常进行，q=qb，水温降低，水量产生蒸发损失。
3)ts<t<tg。由于水温低于空气干球温度，从空气向水中产生接触传热;水面蒸发散热照常进行，q=qb-qa> 0，水温降低。
4)tw=ts< tg。同3)的传热情况，但qa =qb,所以q=0，即水温不再降低，但蒸发仍在发生。如果水温继续下降,将产生qs>qb，水温又会升高，所以tw=ts是水冷却的极限。
上述情况可用图10-3表示。图中横坐标为水温，纵坐标为单位冷却面积上的散热量。空气参数:干球温度tg1=26.6℃;湿球温度ts1 = 15. 7℃，大气压力pa=99.3 kPa;相对湿度φ=0.27，表面传热系数a=0. 1419kW/(m²·K)。由图可见，随着水温的升高，总散热敏也在增大，且蒸发散热量大于接触散热量。由于散热而使水温降低，当水温降到空气的干球温度26.6℃时，接触散热变为零，只剩下蒸发散热。当水温再降低，接触散热变为负值，即由空气向水传热，总散热量越来越小。当水温降到湿球温度15.7℃时，水的蒸发散热量等于空气向水中所输入的接触传热量，总散热量变为零，水温不再下降。当水温接近湿球温度时，焓差将很小，散热很慢，塔体积必须非常大。从经济出发，冷却后的水温总要比空气的湿球温度高几度，即twB-tsC >0。(twB-tsC)称冷却幅高，在冷却塔设计中冷却幅高取3~5℃。
