循環水的冷卻是通過水與空氣接觸，由蒸發散熱、對流散熱和輻射散熱三個過程共同作用的結果。

（1）蒸發散熱 水在冷卻設備中形成大小水滴或極薄水膜，當與不飽和的空氣接觸時，使部分水蒸發，水汽從水中帶走汽化所需的熱量，從而使水冷卻。蒸發量與空氣濕度有關，濕度低，濕球溫度低時蒸發散熱則增大。

（2）對流散熱 水與空氣對流接觸時，如果空氣的溫度低于水的溫度，則水中的熱量會直接傳給空氣，使空氣溫度升高，水溫降低。二者溫差越大，傳熱效果越好。

（3）輻射散熱 輻射散熱不需要傳熱介質的作用，而是由一種電磁波的形式來傳播熱能的現象。輻射散熱只是在大面積的冷卻池內才起作用。在其他類型的冷卻設備中，輻射散熱可以忽略不計。

這三種散熱過程在水冷卻中所起的作用，隨空氣的物理性質不同而異。春、夏、秋三季內，室外氣溫較高，表面蒸發起主要作用，炎熱夏季的蒸發散熱量可達總散熱量的90％以上，故水的蒸發損失量大，需要的補充水量也多。在冬季，由于氣溫降低，對流散熱的作用增大，從夏季的10％～20％增加到40％～50％，嚴寒天氣甚至可增加到70％左右，故在寒冷季節水的蒸發損失量減少，補充水量也就隨之降低。