木材干燥是合理利用、节约木材的重要技术措施。而目前广泛应用的常规木材干燥方法,存在着能耗高、污染环境的问题。在这样的背景下,本文基于机械热泵理论,提出了一种能够有效回收干燥过程产生的二次蒸汽潜热的木材干燥过程,对其进行了系统设计、干燥特性热力学分析、用能对比分析和经济性评价。首先,本文通过对常规木材干燥系统特点的分析,将木材干燥过程与机械热泵理论相结合,构建系统中的主要设备,设计了一种可适用于木材干燥的机械热泵系统。根据能量和质量守恒定律,建立关键部件计算模型,确定系统各个状态点的参数。其次,分析了干燥温度、风速、压缩比、干燥室出口相对湿度对机械热泵木材干燥系统性能的影响。结果表明:当风速不变时,干燥速率与干燥温度呈正相关。单位除湿量能耗随着干燥温度的升高先降低后升高,存在极小值;当干燥温度不变时,随着风速增大,干燥速率先增大后减小,转折点对应的风速为2.0 m/s。单位除湿量能耗随着风速的增大先降低后升高,且干燥温度越高,单位除湿量能耗极小值所对应的风速越小;随着系统压缩比增大,单位除湿量能耗不断增加,在满足传热温差要求的前提下,适当减小压缩比有利于提高系统运行效率;在一定干燥温度和风速下,随着干燥室出口相对湿度升高,压缩比先增大后保持不变,单位除湿量能耗先降低再小幅上升后下降,主要脱水部件从冷凝器和膨胀机变为换热器1和膨胀机。在相同干燥室出口相对湿度下,干燥温度越高,单位除湿量能耗越低,而风速对其没有影响。根据以上计算结果,对常规木材干燥系统和机械热泵木材干燥系统进行用能对比分析,得出:在相同干燥条件下,常规木材干燥系统的单位除湿量能耗为5341.39 kJ/kg H₂O,而对于机械热泵木材干燥系统,干燥室出口相对湿度越高,系统潜能利用率越大,能耗越低,最小单位除湿量能耗为1017.67 kJ/kg H₂O。在发电效率36.6%,锅炉效率70%的前提下,机械热泵木材干燥系统的最小年标准煤消耗量仅为常规系统的45.4%,相比于无能量回收的常规木材干燥系统,机械热泵木材干燥系统能量利用率更高。最后,利用木材干燥成本指标对常规木材干燥系统和机械热泵木材干燥系统进行经济性评价,结果表明:机械热泵木材干燥系统的木材干燥成本最低为122.5元/t材,与常规木材干燥系统的木材干燥成本196.2元/t材相比,降低了37.6%。通过单因素分析得到,总投资成本、设备使用年限和年干燥木材量为影响木材干燥成本的主要因素,公用工程运行成本、环境成本为次要因素。