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干燥方式对干燥结果具有很大影响。现阶段研究较多的是热泵干燥,干燥过程可以兼顾物料品质与干燥成本,特别适用于农产品的干燥加工。由于前期热泵干燥系统常用的工质多为氟利昂,其干燥温度较低,耗时较长,且对环境有一定的危害,因此以CO2作为工质的热泵干燥为主要研究方向。本课题在分析了设备工作原理和相关热力学性能的基础上,对原有CO2热泵干燥设备的结构和部件进行优化;其次,研究了CO2充灌量和膨胀阀开度对设备各部件的影响以及与设备性能之间的关系;最后,通过选用被干燥物料（红薯）研究设备对该物料的干燥效果和设备在针对该物料干燥状况下的性能。本文研究内容如下:（1）根据现有设备的设计,对热泵干燥机的相关结构、热力学性质等进行分析,讨论了不同干燥循环模式的利与弊,确定该设备所具有的节能、污染小等优点。（2）对现有设备的不足进行分析,根据设计和生产需要对相关部件进行了重新选择和设计。选择更大功率压缩机,其作用效果更好,与之匹配的热泵系统的管道进行重新设计。为了更好利用能量和保护压缩机,在热泵循环系统中加入回热器,其长短和内外孔径的大小根据本系统进行合理选择。为记录设备工作时的相关参数和了解设备工作状况,优化了 PLC数据采集和监视系统,编写相关数据转化程序,更简洁的记录实验数据和观察工作状况。（3）在前期准备的基础上,为研究设备的性能和影响性能的相关参数进行了大量实验。热泵干燥机的干燥工质为CO2,其对设备的作用至关重要,因此,通过实验分析了 CO2充入量对冷却器、蒸发器等部件的影响,研究CO2充入量与设备性能之间的关系,并得到相关结果:对于本系统最佳的C02充入量为2.5kg,以胡萝卜为干燥物料的条件下,系统的COP值为2.693,MER值为1.168kg/h,SMER值为1.264kg/kW。对系统产生明显影响的还有介于冷却器和蒸发器之间的膨胀阀,本系统采用手动膨胀阀,通过调节其开度大小控制CO2流速和量的大小,实验研究结果:本系统最佳的手动膨胀阀开度为3圈（膨胀阀最大开度为6圈）。（4）在对设备进行干燥实验研究时,选用红薯作为干燥对象,研究设备的干燥性能,分析设备在不同温度和不同风速情况下对物料的干燥情况。实验结果表明:温度对物料干燥的影响较为显著,在本系统中,干燥物料并不是温度越高越好,风速越大越好,综合考虑物料的干燥品质、设备的能量损耗等,该设备干燥红薯的合适干燥温度为60℃左右,合适风速为2.0m/s,此时系统的COP值为2.343、MER值为1.178kg/h、SMER值为 1.200kg/kW。本课题对热泵干燥设备的结构和影响参数进行分析研究,对干燥循环系统的性能进行实验分析,实验结果反应了该设备的主要特点和性能。干燥实验数据在特定条件下测得,针对不同的环境和干燥物料实验结果有所偏差,本课题的研究结果可为后期的设备改进和干燥实验提供可靠依据。