恒溫恒濕試驗機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。
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。
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。
濕原理 通過電加熱水，使水槽內產生蒸汽，蒸汽通過噴霧管進入濕熱箱，對箱內空氣進行加濕。
從蒸汽鍋爐內出來的高于大氣壓的蒸汽進行減壓后噴入濕熱箱中進行加濕。
濕熱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
