我国是烟草大国,烟叶烘烤是一个大量耗热的过程,长期以来各烟区广泛采用燃煤烘烤的烤烟方式,耗煤量高且热利用率低。随着新能源、新技术在加热干燥行业的发展,烟叶烘烤工艺和设备也在不断改进和创新。热泵技术节能环保、热效率高,逐渐被应用于烟叶烘烤。本文提出和设计了一种排热回收式热泵密集烤烟房,通过理论分析,结合模拟与试验,重点对排热回收式热泵密集烤烟房的节能性展开研究。本文首先确定了排热回收式热泵密集烤烟房的系统形式,根据热力学原理,分析了密集烤烟房热负荷的组成及烤烟传热传质过程,建立了以烤烟房整体为对象的简化烤烟房能耗模型。以云烟97品种的烘烤为例,利用DeST软件辅助计算,研究了烤烟房热负荷分布规律。计算表明:烤烟房热负荷分布规律主要受烟叶失水速率影响,与排湿负荷分布规律类似;最大热负荷出现在定色期后期;烤烟房的围护结构负荷随着烤烟房内温度的升高而增大,总量约占烤烟房热负荷总量的15%;烘烤过程中,近90%的烘烤时间处于20%~60%的负荷率下。在此负荷计算基础上,利用TRNSYS软件,建立排热回收式热泵密集烤烟房系统模型,进行系统仿真模拟。模拟结果显示:整个烘烤过程中,排热回收式热泵密集烤烟房的系统能效比COP值达4.11,平均单位能耗除湿量为3.48 kg/(kW·h)。而常规热泵烤烟房系统能效比COP值在1.92~3.25之间,可见排热回收式热泵密集烤烟房系统干燥效率较高。试验测试装置设置在皖南某烟叶公司农业园烤烟房基地,为完成该烘烤试验,将基地中的一座试验烤烟房改造为排热回收式热泵密集烤烟房。通过试验实测结果表明:系统平均COP值可达3.85,平均单位能耗除湿量(SMER)达到3.22 kg/(kW·h),干燥效果远优于传统燃煤烤烟房;实测结果与模拟结果趋于一致,模拟结果可靠,验证了排热回收式热泵密集烤烟房的节能效果。论文最后将试验烤烟房与两种传统燃煤烤烟房(手动加煤烤烟房与自动加煤烤烟房)从运行成本、烟叶质量等级评估、环保效益三个方面进行效益分析对比。结果表明,采用排热回收式热泵密集烤烟房可以降低系统运行成本,提高烟叶质量,减少劳动强度,提高生产效率,同时减少各类污染物的排放量,应用效益显著。