战剑峰（东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150040）HPD的优点与局限，讨论了木材的HPD工业应用实例，给出了HPD的新发展动态。从工业应用潜力方面，探讨了一些新的HPD联合技术，如高频与红外辐射辅助HPD技术。

　　1前言热泵是利用一定量的低温热能来获得较篼温度、可供利用热能的热力系统。应用在干燥领域的热泵系统称为热泵干燥机或除湿干燥机。热泵干燥机理主要涉及多孔性物质内的热量与水分的组合传导现象。热泵干燥技术在许多工业生产中（如化学工业、造纸、木材工业、纺织、制药等）得到了广泛的应用。目前，世界范围内热栗装置年销售量达200 ~300套，到1996年，在我国投产的热泵干燥设备有400套，年干燥木材20万m3.本文主要探讨的是将热泵用于干燥过程的具有节能特色的干燥系统。

　　2热泵干燥机的工作原理热泵种类很多，按工作原理可分为压缩式、吸收式、半导体式和化学式等，目前应用广的是压缩式-.2002-12-03热泵，在干燥领域应用的基本上都是这类热泵。

　　为一安装有热泵系统干燥机的简易工作示意图。干热空气由丨处进人干燥机室体后带走裤干燥物体的水分，在2处湿热空气被导人除湿机的蒸发器。蒸发器有两类系统：一类是直接膨胀型，制冷剂由液体转变为气态冷却排除热湿空气内的水分；另一类是冷冻水系统，其控制冷冻水的流动来冷却并排除水分。在由2处至3处的除湿过程中，热湿空热泵干燥系统工作简图气首先冷却至露点，再进一步冷却使水分从空气中凝结出。蒸发器吸收汽化潜热后，制冷剂沸腾并膨胀，回收的热量被传至冷凝器，其冷却并经除湿的空气在冷凝器处吸收热量后，由4处移动至1处，干热空气进人干燥机室体内提高温度并吸收水分，至此，完成了一个工作循环。

　　可采用能耗系数（COP）来定义热泵的能量利用效率，COP可由下式描述：有效热量输出能量输入用于确定干燥机工作效率的主要参数是单位能耗水分排除量（SMER）：水分蒸发量干燥机消耗的能量3热泵干燥技术的优点3.1节能效率高热泵干燥机的主要优势是可提高能量的利用率。离开干燥机室体的热湿空气内含有相当数量的热能，在通过蒸发器时部分热能得到回收，进入热泵循环系统，回收的热能可减少排除单位质量水分所消耗的能量。

　　3.2能准确控制干燥介质热泵干燥机可实现干燥介质的温度、湿度、气流速度的准确与独立的控制，有利于热敏性物质的干燥，提篼干燥产品质量。

　　3.3干燥质量好干燥机安装有新型在线传感器和先进的控制装置，通过准确调节热泵干燥机的蒸发器与冷凝器的温度，可实现干燥质量的实时控制。该特点对于制造篼质量、篼终端的产品是极其重要的。

　　3.4提高产量、降低运转成本热泵干燥机可以24h连续运转，不但使生产过程连续进行，而且通过降低设备运转成本及提高产品的生产量，可弥补设备初期投资高的不足。

　　影响环境在多数热泵干燥机中，消耗臭氧的CFCs的使用引起了环保工作者的极大关注。然而目前的方向是转向使用环境友好的HCFCs和天然的制冷剂（如氨和水），可弥补热泵干燥机的这点不足。

　　制，冷剂泄露由于采用了加压系统，若管路发生开裂则制冷剂会泄露到环境中。一旦发生泄露，热系循环系统的压力明显下降，干燥机的工况将受到影响。

　　投资成本较高与其它类型干燥机相比，热泵干燥机的初期投资成本较高。

　　维护要求较高热泵干燥机的压缩机、制冷剂过滤器、热交换器等装置均要求定期进行维护、检修，以保证干燥机处于优良的工作状态。制冷剂发生泄露时应及时补充或更换，否则热泵循环系统将受到较大影响。

　　5用于实体木材干燥的热泵干燥机与常规干燥方法相比，特别是主要考虑在质量因子的条件下，木材热泵干燥是一种高效、低成本的干燥技术。与常规的蒸汽干燥室相比，木材热泵干燥机可在更低的运转温度下保持更高的相对湿度，在增加除湿量的条件下，热泵干燥机的节能效应更加明显。为木材干燥专用的热泵干燥机生产工艺简图。

　　4热泵干瘅机的缺点2003年第6联合热泵千燥机热泵干燥是一种对流干燥过程，在热泵干燥系统中采用高频电磁波或红外线加热源作为辅助的加热、干燥方式可以提高干燥速度，同时减少热泵系统本身的热负载量。在常规HPD系统中采用补充热源的方法，可降低能量消耗，提高干燥质量，加快厚物料内吸附水分的快速迁移。

　　红外线辅助热泵干燥系统红外线干燥通过辐射传热方式加快干燥进程，可明显缩短干燥周期，红外辐射能由辐射加热元将热量传递给物料表面，基本不加热周围空气。红外干燥技术有以下优点：易于将辐射加热源引导至干燥物料表面。

　　反应时间短，易于实现快速的过程控制。

　　在现有的热泵干燥机内易于安装红外加热系统，设备投资额不高。

　　高频辅助热泵干燥系统可以采用将高频（RF）加热与热泵干燥系统组合应用的方法，来克服常规热空气对流干燥过程（特别是在减速阶段时）传热效率低的局限。高频电磁波通过物体内偶极子旋转、摩擦生热与热传导的组合机制实现湿物体均匀升温，从而加快干燥进程。典型的高频辅助热泵干燥机由一个安装有高频发生器的蒸汽压缩热泵系统组成，高频发生器可在干燥过程各阶段将篼频能量传递给干燥物体。

　　高频辅助热泵干燥技术的特点是：篼频加热辅助干燥可改善产品色泽，特别适于易受表面颜色变化影响的物料。

　　高频辅助干燥可减小干燥过程中材料沿厚度收缩不均而产生的干燥应力，减小材料表面的开裂。物料在千燥机内均匀加热，在干燥过程中物料自中心到表层保持均匀的含水率。

　　高频干燥过程物料内外同时加热、干燥，可保证物品各个部位得到均匀干燥。要求产品干燥后水分均匀分布的工业（如陶瓷），可以将高频干燥技术作为一个较好的选择。

　　7热泵干燥技术的发展趋势概而言之，热泵干燥技术的主要发展方向有：研发并应用新型自动控制系统，如PID（比例积分与微分）控制法等，提高热泵干燥机干燥介质的控制精度，实现对干燥质量的在线、智能控制。

　　可采取改进通过除湿机的气体循环方式，提篼热泵系统的效率。

　　采用新型制冷工质，采用各种辅助加热方法，提篼热泵干燥循环的工作温度，从而提高干燥速率。

　　研发多用途热泵系统。根据生产实际，调整热泵系统的模块组合，从而使之具有干燥、空气调节、冷冻贮藏等多种功能。

　　主要