真空闪蒸器冷却主要是通过喷雾液滴在散热表面形成的液膜的闪蒸来实现的，其传热机理既不同于封闭腔液膜闪蒸，也不同于液滴的闪蒸。与之类似的是用于激光手术中对皮肤进行冷却的闪蒸冷却，但是目前对这方面的研究还停留在实验阶段；同时，用于航天器热控与热防护的真空闪蒸器冷却，工作条件、散热能力等方面，都提出了更高的要求，这使得真空闪蒸器冷却必然不同于其他闪蒸方式。
液滴冲击表面换热与液膜闪蒸换热是真空喷雾冷却的主要散热方式，其他如液膜冲刷表面换热量、沸腾气泡换热量以及环境散热量等与之相比，要小得多；对于这两种主要换热机制，当热通量较小时，液滴冲击表面换热占主导地位；但是，随着热通量的增加，液膜闪蒸换热的主导地位越加明显。这是因为在真空闪蒸器冷却中，由于环境压力低于液膜温度对应的饱和压力，液膜始终处于过热状态，因此系统始终处于两相换热状态，而液膜的闪蒸是十分剧烈的，闪蒸产生的沸腾换热量远远高于表面过热沸腾换热量，因此液膜的闪蒸换热在真空闪蒸器冷却中占主导地位。综上所述，在高热通量散热中，采用真空闪蒸器冷却，能够更好地利用工质的潜热，从而达到更好的换热效果。
