节能型水膜式空冷器（也称为蒸发式空冷器）是一种将水冷与空冷、传热与传质过程融为一体的新型高效节能冷却设备。它的工作特点是在倾斜放置的管束的上方向下喷淋冷却水，在传热管外表面形成薄水膜。空气在风机的作用下从管束下方向上掠过管束。管外表面水膜得到迅速的蒸发，从而强化了管外传热，达到了冷却管内软水的目的。
节能型水膜式空冷器除了依靠水膜与气流间的显热传递外，更主要依靠管外表面水膜的迅速蒸发来强化管外传热，从而达到冷却管内软水的目的。这主要是因为水具有比较高的汽化潜热（水在一个大气压下的汽化潜热为2386.5 kJ/kg），使得总体传热效率大大的提高。
设备运行时，传热管外表面水膜的蒸发使得空气穿过管束后湿度大大增加而接近饱和状态，轴流风机将饱和的湿空气抽出并使其穿过位于喷水系统上方的捕雾器，除去饱和的湿空气中夹带的水滴后从空气出口排入大气中。因为轴流风机位于设备上部，向上抽吸空气时在轴流风机下部形成了负压区域，加速管外表面水膜的蒸发，所以强化了管外传热。在运行过程中，软水在管内流动，空气、冷却水走管外，空气由下向上流动，喷淋水则由上往下流动，冷却水、空气与软水为交叉错流形式，而冷却水与空气为逆流形式。就整个流程的布置而言，也强化了传热传质的过程。