来自冷干机预冷器的压缩空气(已经被预先脱了一部分水，但含水量还相当大)进入蒸发器后在壳程中运动，曲折前进过程中与蒸发器管程内的低温冷媒蒸汽进行对流热交换。管内冷媒液体吸热沸腾（通称蒸发)成冷媒汽是相变过程，在冷媒液体完全相变成气体之前，蒸发压力保持不变。蒸发温度也保持不变，压缩空气在热交换过程中温度会越来越接近冷媒液体的蒸发温度。但由于受到冷干机结构限制，蒸发器换热面积不可能无限增大，压缩空气与冷媒蒸汽之间的传热温差总是存在的。因此压缩空气所能达到的冷却温度，在任何时候也不可能等于或低于蒸发温度。

蒸发器是冷干机里温度最低的地方。且蒸发温度与蒸发压力相对应，蒸发压力低，蒸发温度也低。压缩空气在蒸发器里与管内冷媒的蒸发温度进行对流热交换，由于管内低压冷媒液体在蒸发过程中作等温吸热，因此管外压缩空气在流动过程中温度是逐步降低的;空气最终冷却到的温度取决于多种因素，例如:冷媒液体的蒸发温度、蒸发器换热面积、压缩空气流线形态(平流还是紊流)、空气流速等。这些都是在设计中一一确定。在蒸发温度一定条件下，蒸发器的换热面积对压缩空气最终温度的影响最大。换热面积大，空气最终温度与蒸发温度的温差就小。从理论上讲，只要蒸发器的换热面积足够大，压缩空气的最终冷却温度可以无限接近管内冷媒液体的蒸发温度，但实际上是不可能做到的。在冷干机现实条件下，压缩空气的最终冷却温度(即理论“压力露点”)比蒸发温度高3~5℃是经常有的。

在冷干机里，蒸发器是吸收压缩空气热量(使之降温)的主要换热部件。同时它又以冷却后的压缩空气作载体，将部分冷量提供给预冷器，用来冷却温度更高的上游压缩空气，结果又使本身热负荷得以减轻。这种彼此串接供冷的最终效果是减少了系统对外界的能量需求。由于工质冷损的存在(以排出凝结水为主)，蒸发器不可能将所吸收到的冷量完全提供给预冷器，而预冷器里由于饱和热空气冷凝相变的存在，也不可能将所吸收的冷量全部转化为热空气显温的降低。与其他制冷设备相比，这种复杂的冷量供需关系，是冷干机所特有的。这也说明，在冷干机中制冷并不是工作的目的，而是为了达到减少空气含水量的中间手段。

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