溶液除湿空调在利用低品位热能实现制冷/空调、提高室内空气品质方面具有独特的优势与应用前景。溶液除湿空调系统中两个核心部件-除湿器和再生器中发生着溶液与空气之间的耦合热质传递过程，如何科学地认识和评价溶液与空气之间的传热传质过程是优化运行与优化设计的基础，也是指导发展高性能除湿和再生装置的前提。本文采用理论与实验相结合的研究方法探讨了溶液与空气热、质交换过程和热质耦合机理与特性，发展了新型的热质交换设备与溶液除湿空调系统，具体研究内容与结果如下：　　 首先，定量地分析了采用传统对数平均温差与对数平均湿差来计算溶液与空气之间的耦合传热传质系数存在的不足，提出了考虑沿程传递势差分布的积分平均传热温差和平均传质湿差作为实际平均传递势差来获取耦合热质传递过程的传热传质系数。基于除湿过程中溶液与空气之间的传热传质特性提出了一种基于实验的计算耦合传热传质系数的新方法-hD-Le分离测量法。结合实验数据，获得了动力学因素（空气流速）和非动力学因素（空气温度和含湿量，溶液浓度和温度）对耦合传热传质系数的影响。基于各参数对耦合传热传质系数的影响进一步指出，在对溶液与空气之间热、质交换建模时，需要同时考虑溶液与空气之间的耦合传热传质势差和耦合传热传质系数的变化。　　 其次，将绝热型再生过程根据驱动热量加载的不同分为溶液加热再生过程和空气加热再生过程。对溶液加热再生过程进行了实验研究，分析了运行参数对再生过程传热传质系数的影响。以再生量和再生热效率为性能评价指标，同时考虑再生过程再生能力与能源利用效率探讨了重要可调运行参数如溶液温度、流量和空气流量对再生性能的影响。研究表明，溶液温度的提高既有利于再生量的提高，同时也有利于再生热效率的提高；空气流量越大，再生过程再生热效率逐渐减小，再生量存在最佳值；溶液侧的充分热回收对提高再生热效率非常重要。空气加热再生尽管再生能力不如溶液加热再生，但是对回收利用废热空气却很有效。为充分发挥空气加热再生过程的热力性能，需满足最低的入口溶液温度要求，该温度取决于空气含湿量和溶液浓度。对于空气加热再生过程，溶液流量越低，再生过程再生热效率高。　　 再次，为发展新型高效热质交换设备，搭建了内冷除湿器与内热再生器实验台，对内冷除湿过程与绝热除湿过程、内热再生过程与绝热再生过程进行实验对比研究，结果表明带有内冷/热源的除湿/再生过程性能显著高于绝热除湿/绝热再生过程。并发展了对内冷型除湿过程强化除湿机理的新认识：内冷型除湿过程的强化不仅仅是由于温度更低的溶液具有更大的传质驱动势，而且空气与温度更低的溶液之间具有更高的传质系数。　　 另外，鉴于内热型和绝热型除湿/再生过程的传质性能差异主要是溶液温度变化、分布不同引起，建立了考虑溶液温度因子对传质系数的影响的内冷/内热型除湿/再生过程数学模型，并利用实验数据进行了验证。基于该模型，研究了内冷除湿过程和内热再生过程的参数分布特性。理论与实验结果研究表明，内热型再生过程与传统绝热型再生过程（填料型再生器）相比不仅仅具有更强的再生能力，而且具有更高的能源利用效率，即更高的再生热效率。与绝热再生过程不同，内热再生过程在低溶液流量工况下仍然具有很高的再生量和再生热效率，而低溶液流量能够有效避免空气对溶液液滴的携带问题，因此采用内热型再生器是发展“液滴零携带”的重要技术途径。　　 最后，以发展低品位热能（如太阳能等）驱动的制冷/空调系统为目标，构建了基于空气调节原理的除湿蒸发冷却直接送风空调系统，基于制冷原理的冷源供应系统-溶液深度除湿蒸发冷冻冷水机组，以及基于溶液除湿通风与辐射供冷的热湿独立处理空调系统。其中第三种系统是一种利用除湿除去房间湿负荷、利用除湿蒸发冷却为辐射供冷提供冷源除去显热负荷而不需要其他冷源的热湿独立处理系统。另外，提出了基于能量转化思想的潜能蓄能方法，并在溶液除湿空调系统中以溶液除湿潜能的方式实现，对溶液除湿潜能蓄能进行了热力分析，对溶液除湿潜能蓄能动态特性进行了初步探讨。