随着经济发展与技术进步,人类对能源的需求将不断增加,能源危机在一定程度上会造成经济休克。随着《能源发展“十三五”规划》发布,促进可再生能源的开发与利用,逐渐形成以化石燃料为主,清洁能源并存的能源结构格局。干燥是一个高耗能的工艺过程,亟待解决的首要问题是既要保证产品质量又需减少能量消耗。热泵作为一种高效节能技术应用于干燥过程,具有节约能源、提高产品质量及对环境友好等优点。对比常见的热泵干燥系统形式,确定闭式系统的工作原理及节能优势;简要阐述热泵干燥系统性能影响因素,对干燥过程传热传质理论与典型物料阶段进行介绍;提出将单位能耗除湿量(SMER)作为系统性能评价指标,利用热力学定律对热泵干燥系统中的空气循环与制冷工质循环进行理论计算。进行蚊香实验,确定送风温度与风速为主要影响因素,其中温度对蚊香含水率的影响程度大于风速,风速的影响由干燥阶段决定;确定Henderson and Pabis模型为蚊香干燥模型,拟合得到蚊香含水率与送风温度、截面风速及干燥时间的关系式,可用于不同干燥条件下任意时刻蚊香含水率的预测。提出一种混流式送回风干燥形式,确定与水平面45°送风较优;利用MATLAB软件建立蚊香干燥过程模型,其中考虑实际干燥过程中干燥速率变化及蚊香升温过程;利用验证后的模型进行干燥室影响因素分析,分别对进料段与出料段的送风温度、截面风速、回风位置以及干燥室长度进行分析,结合系统性能评价指标与生产量要求,确定无烟型蚊香进料段送风温度为55℃,截面风速为1.1m/s,出料段送风温度为70℃,截面风速为1.3m/s;有烟型蚊香进料段送风温度为60℃,截面风速为0.9m/s,出料段送风温度为70℃,截面风速为1.3m/s;完成传统逆流式与混流式送回风形式的能耗分析,进行干燥室冬夏季生产对比。热泵机组设计为具有冷凝水回收的闭式循环系统,对比传统直流干燥形式,确定热泵机组节能优势;利用LMS AMEsim软件分别对压缩机、蒸发器、冷凝器及毛细管建模,利用验证后的模型对热泵机组进行影响因素分析,并通过正交试验进行配置优化,各部件对COP的影响程度大小分别为:压缩机排气量、蒸发器换热面积、冷凝器换热面积及毛细管长度,优化后的热泵机组COP有10%以上提升。利用LMS AMEsim软件与MALTAB/Simulink软件进行热泵干燥系统仿真计算,与实测结果进行对比,验证热泵干燥系统模型的准确性;根据优化结果完成热泵机组的样机设计以及热泵干燥系统的形式设计;优化后的系统性能评价指标SMER提高11.6%~15.8%,单位耗电量降低10.6%~13.7%。