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空氣與水面直接接觸的熱濕交換原理：
當空氣經過敞開的水面時，與水表面發生熱濕交換。按其水溫不同，可能僅發生顯熱交換;也可能既有顯熱交換，又能濕交換，同時還有潛熱交換。顯熱交換是空氣與水之間存在溫差，因導熱、對流和輻射作用而換熱，而潛熱交換是空氣中的水蒸汽蒸發（或凝結）而吸收（或放出）汽化潛熱的結果。總熱交換量為顯熱交換量與潛熱交換量的代數和。
高低溫試驗箱中氣流通過箱內的淺水盤表面，此溫度等于水面溫度的飽和空氣邊界區進行濕熱交換。當邊界區內蒸汽分子濃度大于流過的氣流的水蒸汽分子濃度，則為加濕，反之則為降濕。
高低溫試驗箱在低溫高濕情況下，由于加入的蒸汽與空氣未充分混合，或與箱壁接觸而出現局部冷凝，則不僅使加入的蒸汽量減少，而且還放出熱量使箱內濕空氣溫度上升;加上前述的ε′>ε，所以并非等溫的加濕過程，箱內溫度會有所升高。
蒸汽加濕如用電熱加濕，分為開啟式及密閉式。開啟式響應性較慢，常有滯后現象，故濕度波動較大，但結構簡單可靠。閉式蒸汽壓力大于大氣壓，在0.1～0.3MPa之間，無滯后，但需配有減壓閥、電磁閥、泄水管等，結構復雜，多用于大型人工氣候室中。開啟式多用于中小型濕熱箱中。
如邊界層的溫度高于其上空氣的溫度，則由邊界層向空氣傳熱;反之則由空氣向邊界層傳熱。如邊界層內水蒸汽分子濃度大于其上空氣的水蒸汽分子濃度（即邊界層的水蒸汽分壓力大于空氣的水蒸汽分壓力），則空氣中的水蒸汽分子數將增加;反之則將減少。前者稱為“蒸發"，后者稱為“冷凝"。在蒸發過程中，邊界層中減少了的水汽分子由水面躍出的水分子補充;在冷凝過程中，邊界層中過多的水汽分子將回到水面。
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