一般情况下任何液体在任何温度下其表面都具有向周围空间蒸发的能力，水也不例外。水蒸发时，水分子首先克服内部引力进入空气，因此空气与水交界处的水汽分子，随着水的蒸发会愈来愈多，最后达到饱和状态。这一紧贴着水表面的饱和空气层称为边界层。在喷水室中的小水滴如图3－20所示，水滴的周围存在着一层薄的饱和空气层即边界层，这个边界层由于充满了水汽分子，其温度可视为与水表面温度相同。空气与水间的热湿交换就是通过这一边界层进行的。如果边界层的水汽分子浓度大于周围空气的水汽分子浓度，则边界层中水汽分子必然向周围空气扩散形成蒸发；相反，若空气中水汽分子浓度大于边界层水汽分子浓度，则产生凝结。
蒸发发生时，空气得到水汽分子而被加湿。凝结过程随着边界层水汽分子增加，当超过能容纳的最大值时，水汽分子就会由气态变成液态回到水滴中，空气失去水分子而被干燥。伴随着湿交换的同时，水蒸发吸收汽化热或冷凝放出冷凝潜热，因而与空气发生的热交换叫潜热交换，因水与空气间的温度差而发生的热交换叫做显热交换，显热与潜热交换之和为总的热交换。
上述分析表明空气与水间的热湿交换可理解为空气与水滴表面边界层的相互作用过程，其中湿交换取决于它们的水蒸气分压力差，而热交换则取决于二者的温度差和湿交换值。
水与空气间的热湿交换只在水滴表面进行，因此喷水室中通过喷嘴把水滴变得很小以增大其与空气的接触面积，从而提高热湿交换效果。
设喷水室内是一定量的空气和无限量的水接触，接触的时间无限长，则空气与水接触时，空气的状态变化过程在i—d图上的表示如图3－21所示，“1”点表示空气与水接触的起始状态点，“2”点表示水滴边界层的饱和空气状态点（温度与水温相等，相对湿度为100％），空气状态变化可以从“1”点变化到“2”点。
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图3－20 空气与水的热湿交换
图3－21 空气与温度不变的水接触时的状态变化
在空气与水实际接触过程中，由于水量总是有限的，而且空气与水相接触的时间很短（只有几秒钟），因此空气变化终态不能达到“2”点，只能到达“3”点；事实上当空气状态变化时，水的温度也会变化（除用循环水处理空气以外），因此在i—d图上用连接“1”与“2”点来表示空气状态的变化过程只能是近似的理论定性分析，同理也可近似的把空气与水的热湿交换理解为空气与水滴表面边界层的相互混合过程，当空气流经水滴表面时，就会把边界层的一部分饱和空气带走，而后在水滴表面又会形成新的饱和空气层，如此处理后的空气状态点“3”必然处于连接空气的初态点“1”与温度等于水温的饱和空气状态点“2”的连线上。空气被水处理后的终态点称为机器露点。
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