干燥行业作为工业耗能大户,约占我国国民经济总能耗的12%,在当前严峻的能源危机和环境污染背景下,大力发展绿色节能的干燥技术是大势所趋。在干燥行业中,开发出低能耗、高效率、结构简单的新型干燥技术和系统,是目前各国的主要研究目标。太阳能热利用技术和热泵技术都是新型的节能技术,二者的联合技术应用在近年来受到了人们的广泛关注。太阳能与空气源热泵联合干燥技术是太阳能热泵联合应用的方式之一,两者进行联合应用可以有效解决单独太阳能系统能量输出不稳定的问题。同时也有助于提升热泵的性能,降低系统的电能消耗,提升干燥系统的稳定性和可靠性,缩短物料干燥时间,提升物料的干燥品质。但目前的太阳能与热泵干燥系统结构复杂,成本较高。本文从新能源的开发利用和农副产品的实际干燥需求出发,提出了一种直通式真空管太阳能热泵联合干燥装置,阐述了这种联合干燥装置的设计方法和工作原理,并对该装置在不同模式下的系统性能开展了实验研究。具体所做的工作内容和结论如下:(1)以现有干燥研究和理论为基础,设计并搭建了一个干燥室容积为0.792 m~3的小型直通式真空管太阳能热泵联合干燥装置实验平台。通过合理假设,核算出联合干燥系统的物料载荷为16 kg。通过对物料干燥过程所需消耗热量的计算,对太阳能干燥子系统的有效集热面积、空气流量;热泵干燥子系统中的压缩机功率、蒸发器和冷凝器的换热面积进行了推算和选型。(2)选用白萝卜作为干燥物料,对系统在不同干燥模式下进行干燥实验,并分析了太阳能干燥子系统、热泵干燥子系统、太阳能热泵联合干燥系统的性能。实验结果表明,与系统在55℃运行单独热泵干燥模式相比,系统在联合干燥模式下干燥时间缩短了4 h,节省了33.33%的时间。平均制热系数提高了6.19%,节省了2.68 k W·h。就干燥时间和系统能耗的角度来看,系统运行联合干燥模式比单独热泵干燥模式更具优势。(3)系统在联合干燥模式下,对白萝卜在不同切片厚度和干燥温度条件下进行干燥实验,分析了两者对干燥速率的影响,并采用了Page干燥模型对白萝卜在50℃、60℃、70℃条件下的干燥过程进行拟合。结果表明,与物料切片厚度相比,温度对物料干燥速率的影响更大。Page模型拟合相关系数和决定系数分别为:0.996～0.998、0.992～0.997,两者均在0.99以上,曲线拟合可信度高。最后对Page基本模型进行了修正,得到了基于干燥温度T下的Page模型拟合方程。