迈入二十一世纪后,固体除湿空调系统因其对环境友好、成本低廉及可利用低品位热源进行再生的优势,受到众多研究者的青睐。为解决固体除湿系统在吸附除湿过程中释放吸附热导致除湿性能下降的问题,并提升其在节能方面的竞争力,本文提出了一种利用数据中心机柜余热进行再生的内冷型固体除湿装置,其吸附除湿过程利用换热器内通入冷水来达到冷却空气的目的,冷却后的空气流经各级除湿模块,与硅胶进行换热,从而降低硅胶吸附热产生的影响;除湿材料的脱附再生利用数据中心机柜余热进行,同时在换热器内通入热水进行辅助再生,以提高装置的脱附能力。本研究通过搭建上述内冷型固体除湿装置,完成了各项性能指标和影响因素的测试,并进一步建立了除湿、再生过程的计算模型,对理论值和实验值进行误差比较,验证了实验值的可靠性。本文的研究成果如下:(1)在较广的温度范围(22～35℃)和潮湿气候(65～75%RH)条件下,进出口空气的除湿量范围为5.51～19.53 g/kg,除湿效率范围为51.4%～73.9%,硅胶吸湿率范围为29.2%～37.3%,硅胶利用率范围为0.55～0.99。(2)与非内冷工况相比,在换热器内冷水温度与进口空气温度差值范围为2～6℃的条件下,进出口空气的除湿效率最大可提升43.8%,硅胶吸湿率最大可提升22.7%,硅胶利用率最大可提升80%,硅胶平均温度最低可下降6.2℃。(3)在再生热水温度范围为60℃～80℃的条件下,除湿材料的干基含水率随再生水温升高而减小,最小值为0.8%;再生速率与再生水温呈正相关关系,其中最大值为4.6g/(kg·min),最大平均再生速率为2.3 g/(kg·min);再生度随水温升高而增大,其中最大值为96.8%,最大平均再生度为85.6%。(4)各级模块在装置中不同的位置分布造成流经各级模块的空气与换热器的换热次数不同,形成模块之间除湿、再生能力的差异。除湿过程中,非内冷条件下各级模块的除湿作用由大到小排序为:第一级、第二级、第三级、第四级、第五级;内冷条件下,除湿作用由大到小排序为:第一级、第五级、第三级、第二级、第四级,结果显示,加设内冷装置后,硅胶利用率从第一级到第五级模块对应的提高率分别为2.5%、6.1%、40.1%、64.3%、103%。在再生过程中,发挥再生作用由大到小排序为:第一级、第五级、第三级、第四级、第二级。(5)基于能量守恒和质量守恒两大基本原理,建立了吸附除湿过程的计算模型。通过拟合工具得到质量守恒模型的判定系数R~2值均高于0.95,能量守恒模型的理论值与实验值的平均相对误差小于5%,验证了计算模型的可靠性。结合已有的半经验模型与实验测试数据,拟合出适用于固体除湿装置脱附再生过程的计算模型,该模型的判定系数R~2值均高于0.99,平均相对误差为12.06%。本文提出的机柜余热驱动固体除湿床脱附再生过程运行的可再生能源应用系统,以近十年公布的海南岛夏季和冬季的平均温湿度作为本实验测试工况,得出以上结论,为缺乏常规能源的海岛地区的除湿系统设计提供了新的可能性,可作为此类地区除湿系统设计的理论参考,为全球环境的可持续发展做出贡献。