溶液除湿空调通过空气与易吸湿的溶液直接接触,空气中的水分被溶液吸收实现除湿,与传统空调冷凝除湿方式相比,不需要将空气温度过冷到露点温度以下再加热升温,能耗低;而且易于实现分区控制和全热回收,热舒适性好,有较大的推广应用潜力。本文针对溶液除湿空调系统中的重要设备除湿器,采用数值模拟和正交试验优化相结合的方法,研究了内冷方式下LiCl溶液竖直降膜除湿过程的传热传质特性。为实现对除湿过程中除湿效果和溶液物性耦合变化规律的研究,基于溶质渗透理论和VOF模型,考虑在除湿过程中LiCl溶液随浓度和温度变物性的情况,建立了内冷方式下LiCl溶液竖直降膜除湿的二维数学模型。采用控制变量法,研究了除湿溶液和湿空气的入口参数对除湿器的除湿量和除湿器的除湿效率的影响,分析了空气含湿量和温度在除湿通道中的沿程变化规律。除湿器的除湿量随溶液入口浓度、溶液入口速度、空气入口水蒸气质量分数和空气入口速度的增大而增大;随溶液入口温度和空气入口温度的增大而减小。除湿器的除湿效率随着溶液入口速度的增大有较大的增长;随溶液入口浓度和空气入口速度的增大而减小;溶液入口温度、空气入口水蒸气质量分数和空气入口温度对除湿效率的影响较小。通过空气含湿量和温度在除湿通道中的分布云图,分析了除湿过程中通道内部传热传质机理。应用Matlab软件进行回归分析,拟合得出计算除湿量和除湿效率关于除湿器入口参数的关联式。通过设计正交试验,研究了除湿溶液和湿空气的入口参数对除湿器除湿量和除湿器除湿效率的影响程度,并获得了除湿效果最优参数组合。通过方差分析,得到入口参数对除湿器除湿量的影响程度的顺序从大到小依次为:空气入口速度、空气入口水蒸气质量分数、溶液入口速度、溶液入口温度、溶液入口浓度、空气入口温度;对除湿效率的影响程度的顺序从大到小为:空气入口速度、溶液入口速度、溶液入口浓度、溶液入口温度、空气入口温度、空气入口水蒸气质量分数。通过极差分析,获得除湿量最优参数组合:Ts,in=298 K、xs,in=42%、us,in=0.25 m/s、Ta,in=299 K、xa,in=2.4%、Ua,in=0.42 m/s;除湿效率最优参数组合:Ts,in=299 K、Xs,in=36%、Us,in=0.25 m/s、Ta.in=305 K、xa,in=1.8%、Ua,in=0.02 m/s。采用单一变量法研究除湿器结构参数对除湿器除湿量和除湿器除湿效率的影响。其他参数不变时,随着除湿通道长度从60 mm增大到140 mm,除湿量和除湿效率分别增加了 53.85%和55.16%,且得到了除湿器的出口含湿量和温度随除湿通道长度变化的计算式,拟合误差在±4%以内。其他条件相同时,随着除湿通道宽度从6 mm增大到22 mm,除湿量和除湿效率分别降低了 48.28%和62.13%。与平板除湿通道相比,波高1.5 mm的波纹板除湿通道的除湿量和除湿效率分别增加了 42.31%和44.17%,一方面是因为壁面波纹会增强液膜内和空气侧的扰动,从而强化传热传质,另一方面是由于波纹表面的支撑,湿空气和LiCl溶液的接触时间增长,传热传质面积也增大。随着波纹板波距从15 mm减小到5 mm,除湿量和除湿效率分别增加了 72.13%和72.88%。