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試驗箱的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，試驗箱中的空氣與水面直接接觸時，在貼近水面上，由于水分子作不規則運動的結果，形成了一個溫度等于水面溫度的飽和空氣邊界層，且其水蒸汽分子的濃度或水汽分壓力取決于邊界層的飽和空氣溫度。
如試驗箱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，由此可見，空氣與水之間的顯熱交換取決于邊界層與其上方空氣之間的溫差，而濕交換及由此而引起的潛熱交換取決于二者之間水蒸汽分子的濃度差或分壓力差。
高低溫試驗箱的除濕原理為制冷系統工作時，蒸發器表面翅片的溫度會低于試驗溫度的露點溫度，空氣循環時，濕氣通過蒸發器表面時產生凝露，從而達到除濕的目的。
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