Випаровування відбувається наступним чином: якщо посудину з холодною водою поставити на плиту з палаючої конфоркою і спостерігати за ним, то можна помітити, що спочатку починають нагріватися нижні шари води в посудині, потім поступово нагрів буде підвищуватися догори. Нагріті нижні шари води почнуть підніматися вгору, так як вони стають більш легкими, ніж холодні, замість них почнуть опускатися холодні, важчі шари. Виникне конвекція, внаслідок якої температура води буде підвищуватися досить рівномірно у всіх частинах посудини. Уже при невеликому нагріванні води на дні і стінках посудини стануть з’являтися дрібні бульбашки газу. Ці бульбашки містять в основному повітря, який завжди буває розчинений у воді Так як тепла вода не може містити стільки ж розчинених газів, скільки холодна, то при її нагріванні надлишок повітря виділяється у вигляді бульбашок на стінках посудини. У міру подальшого нагрівання води бульбашки стають більшими нечисленні. Розміри бульбашок ростуть завдяки тому, що всередину бульбашок випаровується вода і кількість пара в них збільшується.
Згідно із законом Архімеда на кожен такий пухирець діє виштовхуюча сила. Коли виштовхує сила перевищить силу, яка утримує бульбашка у стінки або дна, він спливе. Поступово майже всі бульбашки, що знаходяться під стінами або дні, спливуть З наближенням до поверхні води бульбашки ростуть, тому що тиск на них з боку води зменшується і, виходячи на поверхню води, вони лопаються, що знаходиться в них водяна пара виходить в атмосферу, якщо посудина відкритий. Більш холодна вода (більш щільна, а отже, і більш важка) буде опускатися по трубах вниз, в нижній барабан та нижні колектори, а гаряча вода (менш щільна, ніж холодна, а отже, менш важка) під напором холодної води буде підніматися по кіпятільним трубах вгору, в верхній барабан, у вигляді пароводяної суміші, де пар, відділяючись від води, кинеться в паровий простір барабана котла, а вода залишиться у водяному просторі.
Залежно від паровмісту швидкості і тиску структура руху пароводяної суміші може бути: стрижнева, при якій в середньому перерізі труби рухається суцільний потік пара з зваженими в ньому краплями води; снарядна, при якій утворюються досить великі парові бульбашки, що займають середню частину перетину кіпятільной труби і відокремлені один від одного і стінки шаром води; емульсійна, при якій основна маса зривається від стінки і несеться у вигляді крапель в потоці пари (на стінці залишається тонка водяна плівка) бульбашкова, при якій дрібні бульбашки пара рівномірно розподілені по перетину кіпятільних труб.