Mechanizm wymiany ciepła: w odparowalniach ciekłego azotu zazwyczaj stosuje się łaźnię powietrzną-lub wodną-. Biorąc za przykład kąpiel powietrzną-, ciekły azot przepływa ze zbiornika do rury wymiany ciepła wyposażonej w żebra lub wężownice. Zewnętrzna ściana rury ma bezpośredni kontakt z otaczającym powietrzem, które pełni rolę źródła ciepła, przekazując ciepło do ciekłego azotu. Ze względu na wyjątkowo niską temperaturę wrzenia ciekłego azotu, parowanie może być nadal napędzane różnicą temperatur, nawet przy niskich temperaturach otoczenia (np. -20 stopni). Kąpiel wodna podgrzewa rury za pomocą krążącej gorącej wody lub pary, co jest odpowiednie dla środowisk o niskiej-temperaturze lub zastosowań o wysokim-natężeniu przepływu.
Proces zmiany fazy: Ciekły azot przepływający przez rury pochłania ciepło, a jego temperatura stopniowo wzrasta do punktu wrzenia, a następnie ulega energicznemu odparowaniu. Objętość azotu powstałego w wyniku odparowania gwałtownie rośnie (1 litr ciekłego azotu może odparować, tworząc około 696 litrów azotu gazowego). Aby zapewnić stabilny gaz wyjściowy, ciśnienie musi być kontrolowane za pomocą urządzenia regulującego ciśnienie na wylocie parownika. Niektóre waporyzatory są również wyposażone w sekcję podgrzewania wstępnego, aby zapobiec przedostawaniu się ciekłego azotu bezpośrednio do dalszych urządzeń i powodowaniu oblodzenia lub uszkodzeń.
Optymalizacja konstrukcji: Nowoczesne waporyzatory wykorzystują zintegrowaną konstrukcję, taką jak pozioma lub pionowa konstrukcja zbiornika, z rurami połączonymi za pomocą kołnierzy, aby zmniejszyć ryzyko wycieku. Wewnętrzne rurki do wymiany ciepła są zwykle wykonane ze stali nierdzewnej lub stopu aluminium, co równoważy odporność na niskie-temperatury i przewodność cieplną. Zintegrowana konstrukcja montażowa ułatwia transport i instalację, dzięki czemu nadaje się do rozproszonych systemów dostaw gazu w fabrykach, hotelach, szkołach i innych podobnych miejscach.