冷冻干燥机的制冷系统属于压缩式制冷，由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化并与压缩空气和冷却介质进行热量交换。
制冷压缩机将蒸发器内的低压（低温）制冷剂吸入压缩机汽缸内，制冷剂蒸汽经过压缩，压力、温度同时升高；高压高温的制冷剂蒸汽被压至冷凝器，烟叶热泵烘干机，在冷凝器内，温度较高的制冷剂蒸汽与温度比较低的冷却水或空气进行热交换，热泵烘干机，制冷剂的热量被水或空气带走而冷凝下来，制冷剂蒸汽变成了液体。
这部分液体再被输送至膨胀阀，经过膨胀阀节流成了低温低压的液体并进入蒸发器；在蒸发器内低温、低压的制冷剂液体吸收压缩空气的热量而汽化（俗称“蒸发”），而压缩空气得到冷却后凝结出大量的液体水；蒸发器中的制冷剂蒸汽又被压缩机吸走，这样制冷剂便在系统中经过压缩、冷凝、节流、蒸发这样四个过程，从而完成了一个循环。
温度、湿度调控方便。当物料对进干燥室空气的温度、湿度均有较高要求时，可通过调整蒸发器、冷凝器中工质的蒸发温度、冷凝温度，满足物料对质构、外观等方面的要求。 可回收物料中的有用易挥发成分。某些物料含有用易挥发性成分，利用热泵干燥时，在干燥室内，易挥发性成分和水分一同气化进入空气，含易挥发性成分的空气经过蒸发器被冷却时，其中的易挥发性成分也被液化，随凝结水一同排出，烟草热泵烘干机，收集含易挥发性成分的凝结水，并用适当的方法将有用易挥发性成分分离出即可。 环境友好。热泵干燥装置中干燥介质在其中封闭循环，没有物料粉尘、挥发性物质及异味随干燥废气向环境排放而带来的污染；干燥室排气中的余热直接被热泵回收来加热冷干空气，小型热泵烘干机，没有机组对环境的热污染。
采用热泵技术进行干燥的方法是在干燥室中设置循环风机，使干燥室内空气高速循环对流，保持干燥室内各点温度均匀一致，同时吸收物料的水分变为湿空气。然后，当循环空气中的一部分空气通过冷却除湿烘干机的蒸发器时，冷却湿空气析出循环空气中的水分，并将冷凝水排出干燥室外。这样循环空气的含湿量降低，接着循环空气在流经冷却除湿烘干机的冷凝器时，热泵又将在蒸发器中吸收湿空气的热量再加上压缩机消耗功转化的热量一起传给循环空气，这样循环空气的相对湿度降低到很低的数值用于干燥物料。由于热泵干燥在去处循环空气水分的过程中没有向干燥室外放热，所以热泵干燥较传统的干燥方法可以节约大量的能量。此外，热泵干燥可以在低温和潮湿的天气下进行正常干燥，这是传统干燥方法所无法实现的。所以近几年热泵干燥技术在国内外都受到了广泛重视。
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工作原理是：压缩机把气态的热泵工质(热泵干燥机内循环的制冷介质)提高压力和温度后，在冷凝器放热冷凝成液态，液态的热泵工质经过膨胀阀膨胀，在蒸发器中吸热蒸发。转化成低温低压的气态，气态的热泵工质进入压缩机从而完成热泵工质的闭路循环。另外，经冷凝器加热的干空气进入干燥室，干燥物料成为湿热空气，然后进入除湿蒸发器析出水分排到机外，降低温度和湿度后的干空气再经冷凝器加热进入干燥室，这样就完成了空气的闭路循环。
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