热力过程优化与节能技术研究组主要开展热泵干燥，工业MVR热泵，高效水蒸气压缩机等，队多年来围绕工农业清洁生产过程，以热力过程分析为手段，针对低品位能量高效利用与节能、以生物材料为主的多孔介质材料传热传质强化、新能源、新材料利用的前沿课题，在研究过程效率关键影响因素的基础上，探索新的过程优化机理与节能手段，开发适合我国国情的过程节能技术新方案。研究组组长为杨鲁伟研究员。
研究组在大型热泵优化设计、农产品干燥、污泥干化、热泵干燥机理、热泵压缩机技术、MVR热泵蒸发浓缩结晶系统、设施农业、太阳能和生物质能源利用、生物材料、农林剩余物循环利用研究方面有较为深厚的科研积累。旨在围绕新能源利用和工业节能研究的前沿课题, 结合热泵制冷技术的最新发展，解决化工、干燥、储能、新能源利用、农业装备、水产加工等领域热力过程节能的关键问题, 取得标志性原创成果; 在研究过程效率关键影响因素的基础上，探索新的过程优化机理与节能手段，开发适合我国国情的过程节能技术新方案, 建立热力过程节能技术支撑体系和创新平台。
在大型MVR热泵技术方向，承担国家级项目4项，包括863计划、国家科技重大专项、科技部支撑计划及院士咨询，省部级项目9项，包括中科院战略创新产业、北京市科委、国家林业局项目等。杨鲁伟研究员在读博士期间临界流和冷凝回流研究获教育部科技进步二等奖，获2010年度总装备部军队科技进步二等奖。
成果一：单螺杆水蒸汽压缩机
所开发的单螺杆水蒸汽压缩机，为MVR热泵蒸发系统的核心设备，在863课题的支持下，开发出容积效率73.4%，绝热内效率65.9%的单螺杆水蒸汽压缩机，达到课题任务的要求。该成果填补了MVR技术用水蒸汽压缩机无小型化的空白，实现了水蒸汽压缩机的国产化。
成果二：高效分离型MVR热泵系统
开发了一套高效分离型MVR热泵系统，经实验验证，该系统实现了对无机盐溶液蒸发浓缩分离，去污因子在1500以上，最高达到100000，处理后的水质中，无机盐离子的含量均在100ug/L以下，可用于环保领域对特定离子排放达标排放的要求。
成果三：单螺杆驱动MVR热泵系统
开发了一套单螺杆驱动MVR热泵蒸发系统，该成果可应用于化工操作单元的蒸发浓缩及蒸发结晶单元，大大降低化工产品的能耗指标；可应用于环保行业实现工业废水，特别是高盐废水的零排放；可应用于果汁浓缩，中药提取浓缩等领域，实现浓缩过程的节能减排；可应用于造纸黑液，电镀废水，脱硫废水，钢厂废水，工业综合废水等领域；MVR技术可应用于化工精馏工艺，实现节能降耗，可应用于有机化工领域回收有机蒸汽余热等。
成果四：适用于低环温的封闭式热泵干燥系统
针对环境温度（5℃-15℃）较低，研制了一种封闭式热泵干燥系统，全热交换器利用排风的能量预处理新风，达到能量回收的目的，也防止了干燥室内的高温高湿热空气直接排入主机室使得蒸发温度过高，该系统在安徽金寨的天麻干燥中经过验证，系统工作良好，热泵系统的COP达到了3.0以上，与电热干燥系统相比，该热泵系统运行电耗只有电热系统的1/3，该系统于2015年12月通过了中科院河南成果转化中心组织的现场鉴评，得到与会专家的一致推荐。
成果五：简易太阳能与半开式热泵联合干燥系统
针对环境温度较高（15℃以上），干燥物料干燥温度较低且太阳能资源充足的地域，研制了操作简单，成本低廉的简易太阳能与半开式热泵联合干燥系统，在干燥过程中，在满足干燥工艺的前提下，通过智能控制器的控制，对太阳能采取现集现用的方式，同时配合半开式热泵系统的废热回收利用，最大限度的减少系统能耗，降低烘烤成本，2015年已经在宁夏和新疆的枸杞干燥中得到应用，烘烤效果良好，节能显著。
成果六：基于微分工艺控制的时空协同节能干燥理论体系与技术
通过农产品烘烤工艺的时间空间坐标变换，将固定烤房的时间坐标烘烤工艺转换为空间坐标烘烤工艺，开发农产品的多功能多通道连续隧道式热泵烘烤技术；基于区域温湿度与颜色协同调控的微分工艺控制，通过多通道分温区废热梯级利用、太阳能空气集热和废热高效回收，在农产品烘烤规模扩大50倍的同时，实现烘烤工艺精准控制，进一步降低农产品烘干能耗，实现了能源高效利用。该技术整体研究达到国内领先水平，其中在烤房废热回收和时空协同控制工艺方面达到国际领先水平，通过国家烟草局科技司组织的成果鉴定，并获得国家烟草局河南省烟草公司迄今为止首次荣获科技进步特等奖（排名第2）。
成果七：高寒地区多级串联微分粮食热泵节能除湿干燥技术
通过热泵多级串联与蒸发器空气旁通率调节耦合，构建一个大温差区间蒸发温度和冷凝温度可调的热泵除湿能量回收系统，保证每一级热泵处于比较低的运行温差区间，达到整个热泵系统的高效运行，实现在东北地区-30℃度温度下的玉米高效烘干，比燃煤系统节能60%。由于采用封闭循环，通过耙式除尘结构的研究，使系统的玉米粉尘排放下降90%以上，实现玉米烘干的清洁化生产，将为我国粮食产业的加工装备技术进步和升级做出贡献。目前研制的日干燥50吨和300吨玉米的热泵干燥系统的平均COP在4左右，且运行成本已经低于燃煤系统，该系统的研制填补了大型除湿热泵干燥系统研究的空白。
成果八：基于过冷度调控的流态冰成核机理和技术研究
在国家科技支撑计划“特色蔬菜保质贮藏”课题的支持下，开展了基于过冷度调控的流态冰成核机理和技术研究。通过精确过冷度控制，使过冷却器出口水温控制在-0.7℃左右,冷却速率控制在0.2-0.3℃/min,控制过冷水的结晶驱动力处于介稳态水平,防止在换热器内结晶产生冰堵。在介稳态过冷水流动到过冷度解除装置时，通过微波扰动，过冷水迅速解除过冷，生成流态冰。这种流态冰技术可广泛应用于农产品预冷、保鲜、冷冻浓缩以、建筑节能以及分布式能源系统。
