Тепло- и влагообмен между воздухом и водой
При взаимодействии воздуха с поверхностью воды происходят теплообмен и влагообмен между ними, вследствие чего воздух изменяет тепловлажностное состояние. При непосредственном контакте воздуха с водой теплота переходит от воздуха к воде или наоборот в результате конвенкции и излучения (явная теплота) и в результате влагообмена (скрытая теплота). Теплообмен обусловлен разностью температур воздуха и поверхности воды.; Лучистый теплообмен в аппаратах контактного типа происходит в основном между поверхностями воды, имеющими равные или весьма близкие температуры, поэтому долей лучистого теплообмена можно пренебречь.Влага переносится вследствие испарения ее с открытой поверхности воды или конденсации водяного пара из воздуха на поверхности воды. В зависимости от направления переноса водяного пара (от воды к воздуху или от воздуха к воде) влагообмен между воздухом и водой приводит к увеличению или уменьшению влагосодержания воздуха.
Влагообмен обусловлен разностью парциальных давлений водяного пара в потоке воздуха и в слое, расположенном непосредственно на поверхности воды. Тонкий слой воздуха, непосредственно примыкающий к поверхности воды, имеет температуру, равную температуре поверхности воды, а водяной пар в нем находится в насыщенном состоянии. Насыщенное состояние водяного пара в этом слое поддерживается за счет поступления молекул из воды (испарения воды) в случае, когда температура поверхности воды превышает температуру точки росы потока воздуха, или в результате снижения температуры воздуха в слое до температуры точки росы, если температура поверхности воды ниже температуры точки росы потока воздуха. Избыток водяного пара во втором случае будет конденсироваться на поверхности воды, а водяной пар в слое воздуха останется в насыщенном состоянии.
Таким образом, во всех случаях парциальное давление водяного пара в слое воздуха, расположенном непосредственно на поверхности воды, равно давлению насыщенного водяного пара при температуре, равной температуре поверхности воды.
При движении воздуха относительно воды образуется пограничный слой воздуха непосредственно у ее поверхности. Параметры потока воздуха за пределами ламинарного пограничного слоя в каждый данный момент можно считать одинаковыми. Тогда изменения состояния воздуха при взаимодействии с водой можно отнести к пограничному слою воздуха. Теплота через ламинарный пограничный слой воздуха передается в результате теплопроводных процессов, а водяной пар переносится в результате диффузии. Так как парциальное давление водяного пара в потоке воздуха зависит от влагосодержания воздуха, а парциальное давление насыщенного водяного пара в слое воздуха непосредственно на поверхности воды зависит от ее температуры, то между значениями парциальных давлений могут быть соотношения, определяющие как испарение воды, так и конденсацию водяного пара на поверхности воды.