多級除濕傳統的溶液除濕空調系統除濕器中溶液的流量很大，濃溶液和稀溶液的濃度差為2%左右。盡管在除濕過程中采取一些冷卻措施來減弱由于溶液溫升導致其吸濕能力下降的趨勢，但是傳質過程中水蒸氣分壓差造成的不可逆損失仍然很大，如圖6-7（a）所示。上述過程導致的直接后果是再生溫度高，再生器的效率低。解決上述問題的方法是采用分級除濕，即在除濕的過程中鹽溶液的濃度隨著濕空氣濕度的變化而變化，同時每一級都采取相應的玲卻措施。這樣，如圖6-7（b）所示，傳熱溫差、傳質的濃度差會大大減小，從而減小了除濕過程的不可逆損失，充分利用了溶液的吸濕能力，即在吸收同樣多水分的情況下，分級的方法可使得溶液的濃度差達到10%左右。這樣送回再生器的溶液的濃度降低了，更容易根據質量平衡關系采用分級除濕，除濕器中溶液的流量會因為濃度差的增大而變小，而小流量會減小氣液接觸面積。因此，為了強化換熱，要保證除濕器每一級內的溶液流量很大，而為了充分利用溶液的吸濕能力，提高溶液進出口濃度差，級與級之間的流量要很小。這樣既能保證換熱有充分的接觸面積，又使得溶液進出口可以實現高的濃度差。
多級除濕的流程圖如圖68所示，處理風的流向和濃溶液的流向相反，較濃的溶液處理濕度比較小的空氣，較稀的溶液處理濕度比較大的空氣，目的是保持一定溶液和氣體的蒸氣壓差。每個級上都設有板式換熱器，冷水通過冷卻除濕劑，誠少除濕過程中蒸氣凝結熱對溶液蒸氣壓的不良影響。
多級除濕的空氣和溶液一般采用叉流布置，也有采用逆流布置。采用叉流布置使得結構更加緊湊，同時處理空氣的流向單一，降低了壓力損失。
