密閉式冷卻塔的工作原理主要是建立在蒸發冷卻基礎上的，其設計源于工業用的蒸發冷卻器。
它是利用水泵或其他壓力裝置產生的壓力，使從冷凝器、吸收器或工藝設備等出來的溫度較高的水被輸送到冷卻塔的冷卻盤管中，循環水進入冷卻塔，通過在冷卻塔中的運動以及與風流體接觸而進行熱量的交換，進入冷卻塔后的回水通過安裝在塔內頂部、風道上部的壓力旋流式噴嘴裝置，形成豎直向下高速運動的噴灑小水滴顆粒，完成了增加水滴表面積的任務。水滴在下降過程中還會遇到上升的空氣流，增加了水粒的下降速度，從而增加熱交換時間。流體的熱量先傳給銅管內壁，再由內壁傳給銅管外壁，再又外壁傳給噴淋水膜，水膜和空氣形成飽和濕熱蒸汽，熱量由風機排入空氣，一部分水滴被收水器回收，減少噴淋水損失。當噴淋水減少到一些量時，由浮球閥自動補充水，如此這樣循環不斷。此外由于冷卻塔去掉了填料裝置而成為了一個空體塔，使得塔內的阻力減小，在風機的作用下，增加了風速和風量，增加了氣水比，從而達到增加降溫的目的。
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