循环水的冷却是通过水与空气接触，由蒸发散热、对流散热和辐射散热三个过程共同作用的结果。

(1)蒸发散热：水在冷却设备中形成大小水滴或极薄水膜，当与不饱和的空气接触时，使部分水蒸发，水汽从水中带走汽化所需的热量，从而使水冷却。蒸发量与空气湿度有关，湿度低，湿球温度低时蒸发散热则增大。

(2)对流散热：水与空气对流接触时，如果空气的温度低于水的温度，则水中的热量会直接传给空气，使空气温度升高，水温降低。二者温差越大，传热效果越好。

(3)辐射散热：辐射散热不需要传热介质的作用，而是由一种电磁波的形式来传播热能的现象。辐射散热只是在大面积的冷却池内才起作用。在其他类型的冷却设备中，辐射散热可以忽略不计。

这三种散热过程在水冷却中所起的作用，随空气的物理性质不同而异。春、夏、秋三季内，室外气温较高，表面蒸发起主要作用，最炎热夏季的蒸发散热量可达总散热量的90%以上，故水的蒸发损失量最大，需要的补充水量也最多。在冬季，由于气温降低，对流散热的作用增大，从夏季的10%~20%增加到40%~50%，严寒天气甚至可增加到70%左右，故在寒冷季节水的蒸发损失量减少，补充水量也就随之降低。