在蒸發器中，被冷卻介質的熱量通過傳熱壁傳給制冷劑，使液體制冷劑吸熱汽化。制冷劑在蒸發器中發生的狀態變化，實際上是沸騰過程，習慣上稱其為蒸發。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有著本質上的差別。
沸騰有兩種形式：泡狀沸騰和膜狀沸騰。從傳熱效果看，膜狀沸騰傳熱效果較好。制冷設備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，之后，在該處又連續地產生許多氣泡。沸騰傳熱系數與氣泡的大小、氣泡上升的速度等因索有關。
