實驗室噴霧干燥機由霧滴中蒸發液體（通常是水）即霧滴的干燥，熱量和質量的傳遞過程是同時發生的，霧滴和干燥介質（空氣等）接觸時，熱量是以對流方式由空氣傳遞給液滴，水分蒸發時，空氣的顯熱轉化為潛熱，被蒸發的水分，通過圍繞每個液滴的邊界層輸送到空氣中。

傳熱和傳質速率是溫度，濕度，圍繞每個液滴的空氣傳遞特性、液滴直徑和液滴與空氣之間的相對速度的函數。霧滴干燥過程可分為兩個階段，即恒速干燥階段，和降速干燥階段，液滴和一定溫度的空氣接觸所需的實際蒸發時間，取決于液滴形狀、化學組成、物理結構和固體濃度。實際蒸發時間是恒速干燥時間和達到所需濕含量的降速干燥時間之和。