烟叶是我国重要的经济作物,其种植面积大,产量高。烟叶烘烤过程是烟叶发挥其商用价值的必要环节,烟叶烘烤能耗和烤后烟叶品质是人们最为关注的两个方面。现行的密集烤房均采用开放式排湿方式,排湿气流直接排至室外导致大量排湿气流余热损失,干燥能耗高。此外,开式排湿密集烤房排湿气流中携带有大量有益于提高烟叶烘烤品质的香气成分,采用闭式热风循环可望提高烟叶的干燥质量。在此种背景下,提高烟叶烘烤品质,有效利用密集烤房排湿气流余热,探索新型高效节能、提质增效的烟叶密集烘烤设施及其除湿特性具有重要的意义。本文针对传统密集烤房开式排湿的局限,基于闭式热风循环的节能途径,提出了一种以室外新风为自然冷源的密集烤房冷凝除湿系统,数值模拟及实验研究密集烤房冷凝除湿系统的换热性能、除湿性能、节能性能及提质性能。主要研究内容及结论如下:(1)在分析烟叶密集烘烤运行工况及除湿负荷分布规律的基础上,提出了一种以室外新风为自然冷源的密集烤房冷凝除湿系统。该系统由以室外新风为自然冷源的除湿器、除湿气流风机、新风风机、循环风机、风阀、接水盘、排水管等主要部件构成。建立了系统的几何模型,并分析了系统的工作原理及空气处理过程。(2)对于以室外新风为自然冷源的除湿器,建立了除湿器内排湿气流的流动与换热的计算流体力学模型。利用计算流体力学模拟软件F lue nt,数值模拟除湿器内排湿气流的速度、温度及水蒸气质量分数分布规律,计算分析了除湿器的换热性能和除湿性能。结果表明,排湿气流经冷凝除湿后凝结析出水分,排湿气流出口温度和水蒸气质量分数降低,除湿器的换热和除湿性能良好。除湿器的平均显热效率、潜热效率、全热效率分别为52.81%、26.82%、36.35%。最大除湿量出现在定色后期为3 4.8 9k g/h。(3)通过数值模拟,对比分析了除湿器的迎风面热管间距以及排湿气流的进口速度对其换热、除湿性能的影响。结合烟叶密集烘烤运行工况及除湿负荷分布规律,获得了优化后的迎风面热管间距(45 mm)及适宜的排湿气流进口速度(2 m/s～3m/s)。(4)根据数值模拟结果,搭建了一种以室外新风为自然冷源的密集烤房冷凝除湿装置。采用三段式烟叶密集烘烤工艺,测试分析了以室外新风为自然冷源的密集烤房冷凝除湿系统的换热性能、除湿性能、节能性能及烟叶提质性能。实验测试结果表明,除湿器的平均显热效率、潜热效率、全热效率分别为52.75%、21.23%、33.19%。在湿负荷最大的定色期,系统的除湿量可达32.92kg/h。与对照密集烤房相比,设置以室外新风为自然冷源的密集烤房冷凝除湿装置的实验密集烤房,每k g干烟叶平均节约燃料0.57kg,节约烘烤成本0.48元,烤后上等烟比例平均提高7.4%,中等烟比例降低2.2%,下等烟叶比例降低5.2%,烤后烟叶均价提高0.87元/k g。