冷却塔中水分蒸发的主要过程可以详细解释如下：

1. 蒸发散热原理：蒸发散热是通过物质交换，即通过水分子不断扩散到空气中来完成。水分子有着不同的能量，平均能量由水温决定，在水表面附近一部分动能大的水分子克服邻近水分子的吸引力逃出水面而成为水蒸气，由于能量大的水分子逃离，水面附近的水体能量变小。因此，水温降低，这就是蒸发散热。一般认为蒸发的水分子首先在水表面形成一层薄的饱和空气层，其温度和水面温度相同，然后水蒸气从饱和层向大气中扩散的快慢取决于饱和层的水蒸气压力和大气的水蒸气压力差，即道尔顿（Dolton）定律。

2. 冷却塔中的散热关系：在冷却塔中，热水的温度高，流过水表面的空气的温度低，水将热量传给空气，由空气带走，散到大气中去。在水的蒸发过程中，水分子之间的相互作用力表现为分子之间的相互吸引力。在分子运动理论中，当某些动能较大的水分子的能量超过其它水分子的平均能量时，这些水分子就会从水面逃出而成为水蒸气。随着水分子不断蒸发，水面附近的分子能量逐渐降低，水的温度也因此降低。

综上所述，冷却塔中水分蒸发的主要过程是通过分子之间的物质交换来实现的。水分子从水面逃出成为水蒸气的过程中吸收热量，使得水温降低。同时，水蒸气也会随着空气流动被带出冷却塔，从而使得热量被散发出去。