溶液除湿空调系统具有高能效、节能、环保等特点被广泛研究。除湿器和再生器是溶液除湿空调系统的关键部件,它们直接影响了系统的性能。传统直接接触式溶液除湿系统中存在液滴夹带的问题,如将夹带盐溶液或者有机物等除湿剂液滴的空气送入室内,这将给人体的健康带来危害,并且会腐蚀家具、室内装饰物等。而普通膜式溶液除湿方法依然存在严重缺陷:溶液除湿过程中,盐溶液在通道内吸收水蒸气后,由于吸收了汽化潜热,且没法排走,导致溶液的温度上升,而溶液的温度上升后,其除湿的能力急剧下降。另外对于再生侧,传统的热再生过程受环境因素影响大,在高湿条件下再生性能较差。本文将套管式中空纤维膜组件应用于传统的溶液除湿空调系统,通过理论、模拟与实验相结合的方法,研究套管式中空纤维膜除湿器/再生器的热质传递特性,并对套管式中空纤维膜除湿器/再生器的除湿性能和再生性能进行研究。虽然中空纤维膜组件只是整个除湿系统的部件,但是对整个系统的除湿性能起决定性作用,为后续中空纤维膜溶液除湿/再生部件的设计和优化提供了研究基础。首先,提出一种新型套管式内冷型中空纤维膜溶液除湿器（IHFMLDD）:采用套管式内冷型中空纤维膜组件实现除湿和冷却。套管式内冷型中空纤维膜由两层组成:内层管不透湿只透热,而外膜管为疏水性半透膜,可同时传递湿热。制备了绝热、内冷型中空纤维膜除湿器组件,以及不同管径的中空纤维膜除湿器。并介绍了中空纤维膜溶液除湿器和再生器实验测试平台的设计和搭建。实验平台的建立有助于详细探究各种因素对除湿/再生性能的影响,也为建立的膜式溶液除湿器和再生器数学模型提供验证数据。对比了绝热型和内冷型中空纤维膜除湿器的性能,研究了空气侧参数,溶液侧参数和水侧参数对除湿、制冷效果的影响。结果发现套管内冷膜除湿器的除湿能力最大比绝热膜除湿器提高1.4倍。揭示了各运行参数对热质传递性能的影响规律,并进行了深入的理论分析,从对流传热传质角度出发,揭示了套管式内冷型中空纤维膜溶液除湿器中传热传质的耦合机理以及相互影响规律。结合除湿器耦合热质传递模型,提出了热质传递系数的计算方法,并获得了耦合传热传质系数关联式。其次,对于套管式内冷型中空膜除湿器而言,膜表面边界条件为传热和传质同时发生的耦合边界条件,而非经典的等壁温（浓度）或等热流密度（质量通量）边界条件。现有管式换热器的流动和传热准则数对于套管式膜除湿器已经不再适用,因此需要对套管式除湿器内的流动和耦合传热传质过程进行研究。充分考虑纤维膜管之间的相互影响,结合相应的边界条件通过求解动量、能量和质量守恒方程,可以得到准则数。结果发现,膜表面边界既非等壁温（浓度）,也非等热流密度（质量通量）边界条件,而是溶液和空气在膜表面共轭形成的自然边界条件。分别获得了套管膜除湿器中空气侧和溶液侧的无量纲准则数努塞尔数Nu和舍伍德数Sh的值。并拟合出套管式内冷型中空纤维膜除湿器的Nu和Sh的关联式。通过传热传质特性分析可知,在传质过程中,传质阻力主要来自于膜侧约占76%;而传热过程中的阻力主要来自于空气和膜共占97%。再次,为了克服传统热再生过程受高湿环境影响大和液滴夹带的缺点提出减压膜蒸馏（VMD）溶液再生的方法。VMD溶液再生过程是一个复杂的热质耦合传递过程:传热过程的驱动力是膜两侧温度之差,溶液温度变化会引起水蒸气压力的变化;传质过程的驱动力是膜两侧的水蒸气压力之差,水分的蒸发过程也会导致溶液温度的变化。为了对VMD溶液再生器内的传热传质过程进行分析,本文搭建了减压膜蒸馏溶液再生实验台,并建立了再生过程热质传递数学模型,并利用实验结果验证了所建模型的准确性。实验结果表明:膜通量随溶液温度、溶液流量和真空度的升高而增加,而随浓度的升高急剧下降;真空度、溶液浓度和温度是影响VMD再生过程膜通量的主要因素,而溶液流量是次要因素。然而对于传质系数的变化主要受溶液流量、溶液浓度和真空度的影响。实验工况范围内VMD溶液再生效率基本维持90%以上,并且对于30%Li Cl溶液在75oC再生温度时,膜通量可达1030g/（m~2·h）,对高浓度溶液再生效果好。为了深入探究中空纤维膜组件减压膜蒸馏溶液再生过程中的共轭传热传质问题,建立了VMD中空纤维膜三维共轭传热传质数学模型。并且通过模拟先求解流体流动,获得速度场,然后求解出能量和质量方程,获得溶液的努塞尔数Nu和舍伍德数Sh。准则数为组件设计和系统优化提供了理论支撑。最后,研究了在各种运行参数和气候条件下的VMD再生和传统填料塔热再生性能,同时比较了再生单位质量浓溶液的耗能,发现VMD再生比TH再生更适合于太阳能和余热驱动的再生系统中,并且可以在潮湿气候条件下再生高浓度溶液。并将VMD再生与绝热降膜再生和内热降膜再生作对比。结果表明,VMD再生器不仅可以提高再生量,而且具有较高的能源利用效率。在相同浓度下,VMD再生器具有更高的再生性能,再生量是内热式再生器的0.1-4倍。解决了高湿环境条件下传统热再生性能差的问题和液滴夹带的问题。