一、物料乾燥的基本原理及過程
乾燥：通常是指將熱量加於被乾燥的溼物料，並將其溼分（多數情況下是水分）排除，從而獲得一定溼度含量的乾燥物料的過程。對於溼物料進行熱力乾燥的時候，以下兩種過程相繼發生，並控制乾燥的速率。
過程1：能量從外部環境傳遞給被乾燥的物料，使得物料表面水分蒸發，液體以蒸汽的形式從物料表面排出。此過程的速率取決於溫度、溼度、空氣流動的速度、換熱面積的大小等因素。此過程主要由外部條件控制，也稱恆速乾燥過程。在恆速乾燥階段，熱空氣提供的熱量等於水分蒸發所需要的潛熱，使物料表面保持一定的溫度。
過程2：內部水分傳遞到物料表面，隨之再發生表面蒸發。物料內部溼分的遷移是物料特性、溫度、溼度等的綜合控制的過程。此過程主要由外部條件控制，也稱降速乾燥過程。在降速乾燥階段，隨著物料表面的含水率降低，物料內部的自由水分的補充率小於物料表面水分的蒸發率。此時，水分溼度的梯度由內向外，溫度梯度由外向內，乾燥速率降低。此時熱空氣提供的熱量，一部分用於水分蒸發，一部分用於物料溫度增加。
二、設計方案
1、設計參考及依據
《平板型太陽能集熱器技術條件》GB/T6424-1997
《太陽熱水系統設計、安裝及工程驗收技術規範》GB/T 18713-2002
《民用建築太陽能熱水系統應用技術規範》GB/ 50364-2005
《太陽能熱水系統與建築一體化設計施工技術規程》DBJ/ 53-18-2007
《採暖通風與空氣調節設計規範》GB50019-2003
《採暖通風與空調設計手冊》GBJ16-87
《乾燥設備設計手冊》機械工業出版社 2009版；劉廣文編
《家用和類似用途電器的安全通用要求》GB4706.1—92
《家用和類似用途電器的安全熱泵、空調器和除溼機的特殊要求》GB4706.32-92
2、物料含水率的確定
假如物料總質量為m千克 ，而物料烘乾後的含量為n千克 ，那麼物料含水率就為(m-n/m)*100%。
3、熱量計算（以烘乾1噸鮮核桃計算）
根據測算，核桃的含水率為50%，1000kg核桃烘乾後為500kg，需要烘烤出的水為500kg，烘烤溫度取均值為40℃，烘烤時間取36個小時計算。
烘乾消耗的熱量主要由以下四部分組成：
A:把物料加熱所需要的熱量Q1
B:水分汽化所消耗的熱量Q2
C:排溼過程中帶走的熱量Q3
D:設備吸收的熱量Q4
A、加熱所需要的熱量Q1
Q1=C1m1（t2-t1）
=0.6 kcal/kg·℃*1000kg*（40℃-15℃）=15000kcal=17kw
核桃的比熱容C=0.6 kcal/Kg·℃
B、水分汽化所消耗的熱量Q2
Q2 = Cm2（t2-t1）＋h·m1
=1 kcal/kg·℃×500kg×（40℃-15℃）+2600 KJ/ Kg·℃
×500 kg/4.18KJ/kcal
=12500kcal+311004kcal=323504kcal=376kw
取水的相變潛熱h=2600KJ/ Kg·℃, 1kcal/ Kg·℃=4.187KJ/ Kg·℃
C.設備（託盤、支架等）吸收的熱量Q3，假設設備重量為500公斤
Q3=C*m3*(t2-t1)
=0.46 KJ/ Kg·℃÷4.18KJ/ kcal×500kg×(40℃-15℃)
=1375kcal
=1.59kw
取鐵的比熱為0.46 KJ/ Kg·℃
D、烘乾過程的熱量損失Q4
Q4 =( Q1＋Q2＋Q3)×20％
=(17kw+376kw+1.59kw)×20%=78.9kw
E、有效熱量Q總
Q總=Q1＋Q2＋Q3＋Q4=17kw+376kw+1.59kw +79.9kw=474kw
4、熱泵機組配置
採用高溫空氣源熱泵機組。
Q總=474kw
每小時需要的制熱總量Q=Q總/H=474kw/36=13kw。
環境溫度15℃，出風溫度40℃的工況下，高溫熱泵的能效比(COP)=3.0計算。
高溫熱泵的輸入功率Q熱泵：
Q熱泵=Q/COP
=13kw/3.0
=4.2kw
因此配置1臺輸入功率4.2kw高溫熱泵機組。
高溫熱泵烘乾系統主要包括以下部分組成：
（1）高溫空氣源熱泵機組；
（2）保溫烤房；
（3）溫溼度控制系統；
（4）熱風循環系統。
5、太陽能集熱面積計算
Q總
AC=
JTηcd
公式中: AC — 集熱器總面積，單位：㎡
Q總—總熱量KJ
J時—集熱器採光面上的小時平均日太陽能輻射量，單位： KJ/㎡·h
ηcd —集熱器的年平均集熱效率
以昆明地區為例，烘乾1噸鮮核桃需太陽能集熱面積計算如下：
昆明正常日照下每天每平米日照輻射值為15551kJ,按太陽能熱效率50%計算，太陽能加熱2個白天,每天6小時，每小時每平方米太陽能得熱量=15551kJ ÷6h=1295kJ/h,需太陽能集熱面積=(474kw*3600kJ /kw÷48h )÷1295kJ/m2h=27m2。