In queste macchine, l’acqua da raffreddare attraversa per gravità la torre, cedendo parte del suo contenuto calorico all’aria atmosferica, per scambio diretto.
Tale trasferimento di calore avviene in parte per convezione (o per calore sensibile) tra acqua calda ed aria fredda (provocando un aumento della temperatura dell’aria), ma soprattutto sfruttando il calore latente di evaporazione di una parte di acqua che passa nell’aria sotto forma di vapore acqueo.

L’evaporazione avviene a causa della differenza di pressione del vapore acqueo, nello strato limite d’aria a contatto diretto con l’acqua e la pressione del vapore dell’aria ambiente, procedendo fino al coincidere delle due pressioni.

Tale condizione si verifica quando la temperatura dell’acqua e dello strato limite raggiungono la temperatura del bulbo umido dell’aria. Risulta quindi evidente che teoricamente la temperatura del bulbo umido è la minima temperatura che l’acqua può raggiungere.

Il flusso di aria che viene utilizzato nelle torri evaporative può essere ottenuto in diversi modi, naturalmente per convezione o artificialmente con l’ausilio di ventilatori. Quando si utilizzano i ventilatori, si possono avere diverse geometrie costruttive, che determinano la tipologia di torre, indotta o forzata.

Dal punto di vista energetico, la torre evaporativa è una macchina che ha un ottimo rapporto fra l’energia elettrica installata e l’energia termica che smaltisce e quindi si presta benissimo per smaltire notevoli quantità di calore fino a temperature intermedie. Tali prerogative, la rendono assolutamente vincente, in diversi settori applicativi, dove i processi non necessitano di raffreddamenti spinti in ordine di temperatura, ma sicuramente di importanti quantità di calore da eliminare.