由于空气中含有水蒸气，空气在表面蒸发器换热表面上的传热常伴随有传质。因此，在表面蒸发器中，空气的热力过程与换热过程远比在强制对流空冷式冷凝器中复杂。
湿空气流过表面蒸发器的换热表面时，由于换热表面的冷却作用，其状态发生变化。如忽略空气流经表面蒸发器时的流动阻力，则状态变化过程为一等压过程。这样，空气各状态参数的辩护阿取决于换热表面的温度，空气在换热表面上不同的状态变化过程。
在对空气坑却过程进行分析时，可以人为地将气流分成两部分，人为当湿空气流过表面蒸发器的换热表面时，有一部分空气与翅片以及管外壁面接触，进行充分换热，其温度时换热表面温度tw，这一部分气流称为接触气流。另一部分气流从翅片和管形成的流到中间流过，未与换热表面接触，温度仍是初始温度t1，称为旁通气流。流出表面蒸发器时，接触气流与旁通气流进行充分混合。
当换热表面的温度高于或等于空气的鲁甸温度时，接触气流与换热表面只有显热交换。在冷却过程中，空气温度降低，含湿量不变，焓减少，相对湿度升高。这样的过程是等含湿量过程，称为等湿冷却。
当换热表面的温度低于空气的露点温度时，接触气流的温度也将低于露点温度，空气中所含水蒸气凝结在换热表面上，接触气流与换热表面不仅有显热交换，还有潜热交换，接触气流冷却后的状态为t1等温线与饱和线的焦点W。旁通气流不参与换热，状态不变。接触气流与旁通气流进行混合的过程线是点1与点W的连线，混合过程的终点为3，位于混合过程线上。在此过程中，空气温度降低，含湿度下降，焓减少，相对湿度升高，这样的过程称为减湿冷却时，所处的工作条件可称为湿工况。
减湿冷却时，如换热表面的温度高于0℃，则空气中的水蒸气在换热表面凝结为液体，称为凝露，这样的工作条件称为凝露工况。如换热表面的 温度低于0℃，则空气中的水蒸气在换热表面凝华为固体，称为结霜，这样的工作条件称为结霜工况。
在凝露工况下工作的表面蒸发器，必然有空气中的水蒸气在翅片表面凝结。对于干净的铝表面，水蒸气呈珠状凝结。由于铝与水的亲和力较小，即铝分子与水分子之间的分子间力小于水分子之间的内聚力，形成的水珠与铝表面之间的接触角较小，通常为20°~50°。当水珠乡下流动时，液滴直径越来越大。如两翅片的间距较小，则水珠会连载两个相邻翅片之间，形成水桥。此时空气流通截面较小，流动阻力加大，风速较大时会产生出风带水的现象。实验表明，纯铝表面水滴的高度为2mm左右。
为了加大翅片与水分子之间的亲和力，使水蒸气在翅片表面呈膜状凝结，可以采用在翅片表面涂一层亲水涂料的方法，来加大接触角。涂亲水性图层后，水在翅片表面由珠状流动转变为近似的膜状流动，水珠的高度降低了，即可以减小翅片间距。同时由于避免了水桥，在同样的片距下，凝露后空气和流动阻力将大为下降。
产生亲水涂层的方法有“一水氧化铝法”“水玻璃法”和“有机树脂-二氧化硅法”等多种，其中以“有机树脂-二氧化硅法”较好。这种方法采用的涂料由超细微粒的二氧化硅、有机树脂和表面性剂组成。涂层呈微蓝色，厚度为1~2μm，机械强度和耐久性均较好。
对于在结霜工况下工作的表面蒸发器，希望结霜慢一些，同时希望霜颗粒与铝翅片表面接触面积尽可以小，使除霜容易，除霜时间短。
为了减小翅片与水分子之间的亲合力，使水蒸气的翅片表面呈珠状凝华，可在翅片表面涂一层憎水涂料可以使有机硅系涂料等。