蒸發器的傳熱過程與冷凝器相似，但熱流方向相反。由熱力學分析可知:節流后并處于燕發壓力下的制冷劑以液態或氣液混合態進入蒸發器，通過蒸發器的傳熱間壁吸收被冷卻介質的熱量，使被冷卻介質釋放顯熱而溫度降低，而制冷劑液體則在較穩定的低溫和低壓下沸騰汽化成干飽和蒸氣或過熱蒸氣，經輸出蒸發器后被制冷機吸入。和煙臺冷凝器一樣，蒸發器的傳熱盤和熱交換面積、傳熱溫差和傳熱系數有關。而設法提高蒸發器的傳熱系數對提高其傳熱效果具有實際意義。

蒸發器內的傳熱效果也像冷凝器一樣，受到制冷劑側的傳熱系數、傳熱表面污垢物的熱阻及被冷卻介質側的傳熱系數等因素的影響。其中后兩種因素的影響基本上與冷凝器的情況相同，但制冷劑側液體沸騰傳熱系數與氣體凝結時的傳熱系數，卻有者本質上的差別。制冷裝置中蒸發器內的溫差不大，因此制冷劑液體的沸騰總處于泡狀沸騰。沸騰時，在傳熱表面產生許多氣泡。這些氣泡逐漸變大、脫離表面并在液體中上升。它們上升后，在該處又連續地產生一個個的氣泡，沸騰傳熱系數與氣泡的大小、氣泡上升的速度等因素有關。