Hőcsere-mechanizmus: A folyékony nitrogén elpárologtatók általában légfürdős-vagy víz{1}}fürdős kialakítást alkalmaznak. Példaként a légfürdő-típusát tekintve a folyékony nitrogén a tárolótartályból egy bordákkal vagy tekercsekkel ellátott hőcserélő csőbe áramlik. A cső külső fala közvetlenül érintkezik a környező levegővel, amely hőforrásként működik, átadva a hőt a folyékony nitrogénnek. A folyékony nitrogén rendkívül alacsony forráspontja miatt a párolgást még alacsony környezeti hőmérsékleten is előidézheti a hőmérséklet-különbség (pl. -20 fok). A vízfürdős{11}}típus keringtetett forró vízzel vagy gőzzel melegíti fel a csöveket, amely alkalmas alacsony hőmérsékletű környezetekhez vagy nagy áramlási sebességű alkalmazásokhoz.
Fázisváltási folyamat: Amikor a folyékony nitrogén átáramlik a csöveken, hőt vesz fel, és hőmérséklete fokozatosan felemelkedik a forráspontig, majd erőteljes párologtatáson megy keresztül. A párologtatás során keletkező nitrogéngáz térfogata gyorsan tágul (1 liter folyékony nitrogén kb. 696 liter nitrogéngázzá tud elpárologni). A nyomást egy nyomásszabályozó berendezéssel kell szabályozni a párologtató kimeneténél, hogy biztosítsuk a stabil kimenő gázt. Egyes párologtatók előmelegítő résszel is fel vannak szerelve, hogy megakadályozzák a folyékony nitrogén közvetlen bejutását az alsóbbrendű berendezésekbe, és jegesedést vagy károsodást okozva.
Szerkezeti optimalizálás: A modern párologtatók integrált kialakítást alkalmaznak, például vízszintes vagy függőleges tartályszerkezetet, karimákkal összekapcsolt csővezetékekkel a szivárgás kockázatának csökkentése érdekében. A belső hőcserélő csövek jellemzően rozsdamentes acélból vagy alumíniumötvözetből készülnek, egyensúlyban tartva az alacsony-hőmérséklet-ellenállást és a hővezető képességet. Az integrált összeszerelési szerkezet megkönnyíti a szállítást és a telepítést, így alkalmas gyárak, szállodák, iskolák és más hasonló helyszínek elosztott gázellátó rendszereihez.