针对现有过热蒸汽干燥装备存在的设备系统复杂、需另设过热蒸汽发生装置、尾气难以高效回收利用及降速干燥阶段产品品质变差等问题,本文研究设计了一套以物料作为蒸汽发生源的过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统。该系统主要由物源性过热蒸汽干燥系统和余热回收节能干燥系统组成,其中物源性过热蒸汽干燥系统是以物料自身作为蒸汽源,即物料在高温环境中,自身水分受热蒸发形成蒸汽,随着干燥的进行,干燥室内原有介质(热空气)介质最终转变为过热蒸汽并作为干燥介质,去除物料中剩余水分;物源性过热蒸汽干燥阶段排出的尾气进入余热回收节能干燥系统的紧凑型换热器中,尾气余热冷凝释放热量,并通过换热器向外传递热量,因此在余热回收节能干燥系统中,紧凑型换热器作为―热源‖,干燥物料,实现了潜热的回收利用。在物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统基础上,以海带为原料,研究了海带干燥特性,并借助数学手段对海带内水分迁移及热量传递过程进行数值模拟和分析;并以干燥能耗和产品品质为指标,对热风干燥与物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统进行对比分析,以评价物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统的应用价值。本论文研究开展的主要内容和结论如下:1、设计了一套物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统。详细介绍和分析了干燥系统的设计思路、整体结构和工作原理,并对系统中加热器、风机、导流板、换热器等配件进行选型设计;与现有的过热蒸汽干燥设备相比,该系统无需另设过热蒸汽发生装置,操作简单、安全,且实现了物源性过热蒸汽干燥室尾气潜热的高效回收利用,具有很好的应用和推广价值。2、研究设计紧凑型换热器设计并对其传热性能和干燥理论进行分析计算。运用流体力学分析软件Fluent对换热管内部温度场、速度场、冷凝水体积分布进行仿真模拟。为了提高紧凑型换热器回收余热的利用率,对不同干燥方式的热量传递和质量扩散以及热量利用率进行理论分析和计算,以确定最优干燥方案。3、研究了海带热力学特性参数。分析温度、水分含量对海带热导率、热扩散系数及比热容的影响,并建立了海带各项热力学特性与温度、水分含量的预测模型,为海带在过热蒸汽干燥过程内部传热传质规律的研究,奠定基础。4、对海带干燥特性及干燥动力学的研究。通过薄层干燥实验,研究海带在物源性过热蒸汽干燥室内干燥时,海带的干燥特性,结果表明随着干燥温度的升高,海带干燥速度越快,耗时越短;获得海带的水分有效扩散系数与温度变化关系式;海带干燥过程所需活化能为26.19kJ/mol。利用8种常用薄层干燥数学模型对海带干燥曲线进行非线性拟合,结果表明Midilli and Kucuk模型能够较好地描述海带在物源性过热蒸汽干燥室内干燥时,海带水分比随时间的变化规律。5、理论分析了海带在物源性过热蒸汽干燥室内干燥时,干燥室内介质变化过程。根据介质转变过程,将海带在物源性过热蒸汽干燥过程分为两个阶段,为了研究海带在干燥室内的干燥机理,分阶段建立了海带一维传热传质数学模型,并采用有限差分法及Matlab软件编程,求解传热传质和边界条件的控制方程,同时将模型计算结果与试验所获数据进行比较,结果表明,所建数学模型可真实反映海带在过热蒸汽干燥室内干燥过程水分迁移和能量传递规律。6、通过试验与理论计算,对比分析物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统与热风干燥对海带物理品质和干燥能耗的影响。在色泽、收缩性和复水性方面,物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统均优于热风干燥;在能量消耗方面,干燥相同质量的海带,物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统的总能耗比热风干燥节省44.29%,而在理论上,可节省55.79%的能量。