1.1 熱泵干燥技術的特點（1）節約能源 節約能源是熱泵最初應用的出發點，也是主要的優點。熱泵低溫(15～45℃)干燥木材時可節約能耗40％～70％。干燥大米的適宜溫度為35～50℃。溫度雖低，但是需要大量的熱。傳統干燥器的效率只有3％～5％，而用熱泵干燥效率將明顯提高。布匹對干燥溫度有嚴格的要求，熱泵干燥機組不但能滿足此要求，而且比傳統的熱泵干燥機組節能50％左右。熱泵干燥技術應用在蔬菜脫水中節能高達90％。近年來，越來越多的研究人員也證實了熱泵干燥機組的節能特性。（2）干燥產品品質好熱泵干燥是一種溫和的干燥方式，接近自然干燥。表面水分的蒸發速度與內部水分向表面遷移速度比較接近，使被干燥物品的品質好、色澤好、產品等級高。用普通的干燥方法得到的芳香類揮發性物質保留少、耐熱性差的維生素保留低、顏色變化較大。例如：用滾筒干燥機得到生姜的生姜素保持率僅為20％，而用熱泵干燥得到的生姜素保持率高達26％。VanBlarcom和Mason的試驗表明，即使在50℃下，采用熱泵干燥的澳大利亞堅果也不會出現上面所說的褐變現象，能較好地保持堅果原有的色澤、風味及營養成分。（3）干燥參數易于控制且可調范圍寬熱泵干燥過程中，循環空氣的溫度、濕度及循環流量可得到精確、有效的控制，且溫度調節范圍為-20～100℃(加輔助加熱裝置)，相對濕度調節范圍為15％～80％，適合于熱敏性物料的干燥。（4）環境友好物料干燥不僅要求提高產品質量和節約能耗，同時必須對環境友好。基于相同的評價標準，熱泵對全球變暖的影響與電釋放的CO2相比是很小的。對環境的友好是熱泵干燥的優點。目前，國外提倡應用熱泵來減少CO2的排放，它必將得到進一步應用。1.2 熱泵干燥技術的應用實例（1） 煙草烘干針對我國煙葉烘烤質量及目前國內節能烘烤設施缺陷等問題，由東莞市永淦節能科技有限公司科研小組歷近十年，研制了高溫熱泵煙草全自動烘干系統，已在煙草、食用菌、農作物烘烤領域已經獲得規模化的生產應用。該設備首次應用已獲國家發明專利的熱泵加熱和冷凝除濕技術，經檢測設備熱效比達1∶3～5，安全、環保；率先使用已獲國家實用新型專利的煙葉烘烤監控儀，采用數字式溫度傳感器，精度達0.1℃，內置多種烘烤 專家系統 ，并具備在線調節功能，可實現不同生態條件下煙葉烘烤的溫濕度自動控制。本項目自1998年開始，從更深層次研究了影響煙葉烘烤過程最主要的生理生化變化規律及其與烘烤環境條件的關系，揭示了煙葉烘烤質量形成的本質；研究開發了適合我國國情的烤煙適度規模種植的熱泵供熱，冷凝排濕的密集烤房及其自控設備，其熱效比最高達到5左右，烘烤性能穩定，能有效準確地實現烘烤工藝要求的各項指標，確保煙葉內在和外觀品質，烤干1kg干煙葉耗電量僅有1kW h。而且，烘烤過程污染達到零排放，能夠一機多用，隨著我國電力供應逐漸達到富裕程度，該技術具有廣闊的應用前景。（2） 木材的干燥木材干燥是較成功的應用熱泵干燥技術的領域之一。雖然用熱泵技術干燥木材較常規氣流干燥耗時多，但顯著的節能效果和較高的木材利用率使熱泵干燥法成為木材干燥加工的主要手段之一，特別適用于那些商業價值高、干燥難度大的 難干木材 。近年來，北京林業大學一直致力于木材熱泵干燥的理論研究(1992，張璧光；1996，張璧光)，積累了大量實驗數據和實踐經驗，而在實際運行中節能效果和干燥效果均較理想。（3） 谷物的干燥谷物干燥是熱泵干燥技術的主要研究及應用領域之一。美國于1950年就試驗采用空氣／空氣熱泵干燥谷物。實際現場試驗表明，電熱式干燥谷物的除水率約為1．1kg／kW h，而熱泵法干燥谷物的除水率約為1．8kg／kW h，后者比前者能量消耗約少40％。目前，英國、德國等發達國家的熱泵干燥技術已在谷物干燥加T生產實踐中得到廣泛應用。（4） 茶葉的干燥采用水／水熱泵烘干茶葉，每噸茶葉大約消耗能源1250kW h(相當于0．45t標準燃料)；而煙氣或熱空氣烘干茶葉，每噸茶葉大約消耗1833kW h(相當于0．66t標準燃料)，大約節約32％的能源。同時可以控制最佳的溫度狀態，提高了產品質量，防止了茶葉過度干燥。采用熱泵干燥技術，可溶性鞣酸的損失可減少11％～13％。（5） 種子的干燥熱泵干燥技術的低溫干燥特性比較適合于種子干燥，相關研究人員用熱泵干燥機分別對玉米、大豆、稻谷、白菜種子進行了干燥試驗研究。天津大學的馬一太教授通過熱泵干燥種子的實驗 研究證實了熱泵干燥是一種良好的種子干燥方法，能夠保證種子的干燥品質，提高干燥溫度，減小干燥空氣相對濕度，降低初含水率，縮短干燥時間。在干燥空氣流速較低的情況下，干燥空氣流速對干燥速率影響很小。種子的發芽率和健芽率受干燥溫度影響最大，建議白菜種子的干燥溫度不宜超過40℃。在條件允許的情況下，熱干燥可采用雙干燥室和較低溫度進行間歇干燥，從而提高種子的干燥質量。（6） 食品的干燥把熱泵干燥技術應用于食品物料的干燥愈來愈得到人們的關注。一方面是過去對食品等熱敏感性物料的干燥一般采取冷凍干燥，但干燥成本太高；另一方面是熱泵干燥的干燥條件溫和，干燥參數易于控制，能夠得到與冷凍干燥品質相近的產品熱泵干燥食品物料時其干燥溫度能在-20～60℃范同內調節，采用恰當的控制方法，熱泵干燥系統可在常壓下實現冷凍干燥。Chuaeta1．(2000)應用他們自己設計的二級蒸發熱泵干燥系統，根據不同的農產品，設定了不同的干燥介質溫度，得到的產品質量好，而且在整個干燥過程中顏色和維生素C的損失分別下降87％和20％。近幾年，國內外采用熱泵干燥食品物料的應用研究如表2－1所示。表2－1 采用熱泵干燥的食品產品研究人員干燥對象研究結果Chuaetal.(1998)Chuaetal.(2000)[新加坡]水產品及海產品(蘑菇、水果、牡蠣產品品質得到提高Prasertdanetal(1998)[泰國]農產品（香蕉）適合熱泵干燥而且運行費用低龔麗趙錫和（2004）[中國]谷物找出在保證稻谷的食用品質的前提下最佳的熱泵干燥條件McyerandGreyvcostein(1992)[南非]谷物存在一個最短的干燥時間,使得干燥最經濟付茂嶺張繼琴(2001)[中國]蔬菜(蔬菜脫水)節能90%,節時,產品質量好StroandKranner(1994)[挪威]海產品(魚類)熱泵干燥能夠很好地保持產品的多孔性,復雜水性,質地和顏色1.3 高溫熱泵干燥原理熱泵干燥設備由熱泵系統和熱風干燥循環系統組成。熱泵系統為熱風干燥系統提供高溫熱源和降低熱風濕度。為系統補充損失熱量，熱風干燥系統，通過循環熱風與物料直接接觸，提供蒸發水份熱量，帶走物料中的水份。所謂 熱泵 ，是耗用一定的機械功，吸取環境或廢棄物中低品位熱能，將其提高成為可利用的熱能的一種節能裝置。正如 水泵 一樣，耗用一定機械功，將水從低水位提高到所需的水位。熱泵系統由壓縮機、冷凝器、節流裝置和蒸發器組成，如圖5－1所示。系統內運行的工質，在蒸發器中吸取干燥室排出濕熱空氣中的熱量，從低壓液態工質蒸發成低壓蒸汽，經壓縮機增壓成為高溫高壓的蒸汽；在冷凝器中，高溫高壓的工質蒸汽放出熱量加熱進入干燥室的空氣，而工質本身則從氣體冷凝成高壓液體；通過節流裝置，液體工質產生阻塞效應，降低了壓力和溫度，成為低壓低溫液體，再度進入蒸發器中吸收濕熱氣體的熱量，如此反復循環將低溫熱量輸送到高溫介質中去，形成熱泵循環。從熱風干燥循環系統來看，其熱風流程如圖5－2所示。干燥室排出氣體，是含水份較高的濕熱氣體，其狀態如圖5－3的h-d圖上的點a，其相對濕度在 ＝70～80%左右，通過熱泵的蒸發器時，由于蒸發器表面溫度低于空氣露點溫度，不僅降低了空氣的溫度并且在蒸發器表面將水汽冷凝下來，以液體水的狀態排出系統外。氣體離開蒸發器變成低溫而濕潤，如圖5－3上點b其相對濕度一般在 =95-97%。脫濕后的氣體在熱泵冷凝器中得到等濕加熱，提高了氣體溫度，同時也降低了相對濕度，如圖5－3上的C點成為干熱氣體進入干燥室。在干燥室中，干熱氣體與被干燥物料直接接觸，提供物料烘干的熱量，同時也帶走了水份。空氣在干燥室內為等焓增濕降溫過程，在離開干燥室時又回復到圖5－3的a點。從圖5－3上可見每公斤氣體通過一個循環可以脫除水份△d＝da－dc。 圖5－1 干燥熱泵工作原理圖 圖5－2 熱泵熱風干燥流程示意圖 圖5－3 熱泵熱風循環在h-d上示意圖從上述熱泵干燥原理來看，與一般干燥工藝差別是沒有濕熱氣體排放，通過二個密閉循環系統，物料中的水份最終以液態水排除。采用該原理有二大優點：（1）節約能源：在熱泵干燥中。不排放濕熱氣體而將其顯熱和潛熱進行了回收，由太陽能補充部分損失熱量，只耗用了一定的機械功。（2）不污染環境：由于熱泵烘干在封閉的環境中進行，在烘干過程中不產生有臭有害氣體，對周圍環境可以減少到最低的污染。1.4 熱泵技術烘干的特點（1） 能耗費用低 熱泵烘干裝置在運行中能回收濕熱空氣的顯熱和潛熱，能量得到充分而合理利用，是一種公認的高效節能設備。（2） 不污染環境 由于熱泵烘干的全過程是在封閉系統中進行，不需向周圍環境排濕，同時也會排出有害、有臭味的氣體。若將進出料系統全部封閉在管道中，會使整個操作保持清潔環境。這與其他干燥方法相比，是一個獨特的優點。（3） 烘干質量好 熱泵干燥裝置中的干燥介質是在封閉的空間循環；不受外界氣候條件的影響，一年四季均在同一條件下平穩運行，所以干燥質量。