冷卻水一般通過冷卻塔與流動的空氣進行熱、質交換，達到取走熱量，降低溫度的目的。在熱、質交換過程中，部分冷卻水蒸發使水中雜質濃度提高，導致水質下降，腐蝕性、結垢性增強，微生物繁殖加快。因此，想要更清楚地弄明白循環水系統的處理原理，需要弄清楚這些過程和產生這些現象的原因。

  冷卻：循環水的冷卻是通過水與空氣接觸，以蒸發、接觸、輻射三種方式將熱量取走。三種散熱方式在水冷卻過程中所起的作用隨空氣的物理性質不同而異。春、夏、秋三季,大氣溫度較高。蒸發冷卻起主要作用,蒸發散熱約占總散熱量的75%-80%；在冬季，氣溫較低，接觸散熱作用增大,散熱量從夏季的10%-20%增加到約40%-50%,嚴冬甚至可增加到70%。

  蒸發是指液體表面分子克服液體分子之間的吸引力而以氣態形式溢出擴散到氣相中。某種物質在給定溫度和壓力下，處在氣液兩相的液相表面總是在發生蒸發和凝結兩種相反過程，當蒸發速度和凝結速度相等時，此時的氣相分壓稱為該物質的平衡蒸氣壓或飽和蒸氣壓；當液體上面的蒸氣壓小于平衡蒸氣壓時，液體的蒸發速度大于凝結速度，隨時間的延長表現出液體體積不斷減少；反之，液體上面的蒸氣壓大于平衡蒸氣壓時，液體的蒸發速度小于凝結速度，隨時間延長表現出液體體積不斷增加。

  水蒸發常指液體水表面分子克服液體水分子之間的吸引力以水蒸氣的形式溢出擴散到空氣中。在一般情況下，空氣中的水蒸氣分壓小于該溫度下水的飽和蒸汽壓，因此，水的蒸發速度大于凝結速度，水不斷被蒸發。水蒸發時需要吸收大量的汽化潛熱，每蒸發1kg水需要吸收2.43x106J熱量，吸收的這些熱量可使58kg的水降低溫度約10℃。冷卻水系統利用該原理，使溫度較高的水與空氣在接觸面積很大的冷卻塔內充分接觸，使水蒸氣的蒸發速度加快，單位時間的水蒸發量大大提高，從而達到快速取走熱量和降低水溫的目的。

  接觸散熱包括傳導和對流。當高溫物體與低溫物體接觸時，溫差使高溫物體的熱量向低溫物體傳遞，表現出高溫物體被冷卻，低溫物體被加熱。溫度較高的循環水與溫度較低的空氣接觸時，循環水的熱量向空氣傳遞，使循環水的溫度得到降低

輻射散熱不需傳熱介質的作用，是由電磁波的形式轉播熱能。在循環水系統，輻射散熱的作用一般很小，可忽略不計。