高位冷却塔的工作原理与普通冷却塔有相似之处，但在结构和一些具体设计上有所不同，主要通过以下几个关键部分和过程来实现冷却功能：

热水分配与下落：来自工厂热交换系统的热水被输送到冷却塔顶部的布水系统。高位冷却塔的布水系统通常设计得更为精细，能使热水均匀地分布在较大的面积上，形成薄而均匀的水膜，让热水从高处沿着填料或淋水装置缓慢下落。这样的设计可增加水与空气的接触面积和时间，为热交换创造良好条件。
热交换过程：
蒸发散热：在热水下落过程中，水表面的水分子由于热运动，部分会进入到周围空气中，这个蒸发过程需要吸收热量，从而使水的温度降低。高位冷却塔通常有较大的空气流通空间和良好的气流组织，有利于水分蒸发，带走大量的热量。
热传导：空气与水之间存在温度差，热量会通过热传导从热水传递给冷空气。高位冷却塔的结构设计使得空气能够充分与下落的热水接触，延长接触时间，强化热传导效果，进一步降低水温。
空气流通与驱动：
自然通风：对于一些大型高位冷却塔，会利用自然通风原理。由于塔内外空气存在密度差，热空气在塔内上升，外部冷空气被吸入塔内，形成自然对流。高位冷却塔较高的塔身能增强这种自然通风的效果，使空气不断地在塔内流动，实现持续的热交换。
机械通风辅助：部分高位冷却塔也会配备风机等机械通风设备，尤其是在自然通风条件不足或对冷却效果要求较高的情况下。风机可以强制空气流动，提高空气的流速和流量，增强冷却效率，确保在不同工况下都能达到较好的冷却效果。
冷水收集与循环：经过冷却后的水在冷却塔底部的集水池中汇集。集水池通常有相应的水位控制和水质监测装置，确保收集到的冷水能够满足循环使用的要求。冷却后的水通过循环水泵被重新输送到工厂的热交换设备中，继续循环参与冷却过程，从而实现整个冷却系统的持续运行。
此外，高位冷却塔的 “高位” 设计还带来一些额外的好处，如利用高位势能减少冷却水泵的能耗，以及通过高位收水减少冷却塔周边的水雾和噪声等。