干燥作业广泛地应用于国民经济的各个领域,在我国干燥所用能源占国民经济总能耗的12%左右。因此,利用现有的技术手段降低干燥作业的能耗对我国的节能减排战略有着重要的意义。太阳能辅助热泵干燥系统作为一种复合干燥系统,同时具有太阳能干燥和热泵干燥的优点,在保持系统工作稳定可靠的同时,可根据环境条件切换成更节能的模式运行。本文在前人研究的基础上,提出了一种小型的太阳能辅助热泵干燥系统,并按照该系统自行设计搭建了一套小型的太阳能辅助热泵干燥装置,在此基础上,针对该装置的性能开展了试验研究和模拟分析。根据提出的系统形式,进行了系统的设计计算,根据计算结果对系统中各部件进行设计选型,系统主要由额定功率为420 W的直流变频压缩机、TEN2型外平衡式热力膨胀阀、1.2m~2的裸板式太阳能集热板、2.0 m~2的平板式太阳能空气集热器和自行设计的蒸发器、冷凝器构成。在此基础上,确定了试验过程的数据测量与采集系统,并进行了试验系统的误差分析,接着完成了试验平台的搭建。在不同的环境条件下,试验研究了搭建的太阳能辅助热泵干燥装置的性能。结果表明,系统在太阳能干燥、热泵干燥和太阳能辅助热泵干燥运行模式下,均表现良好的工作性能。太阳能干燥模式下,干燥室入口风温能够达到50℃以上,空气集热器的集热效率均值约为0.562,SMER高达3.56 kg/kWh。热泵干燥模式下,利用控制变量法分别研究了干燥风温、风速和装载量对系统的影响。结果表明,随着干燥风温的增加,香菇的干燥速率会增大,热泵的蒸发温度和冷凝温度均会上升,而平均COP则会从下降;随着风速的增大,香菇的干燥速率略有上升,热泵的蒸发温度和冷凝温度也略有提高,而平均COP则会上升;随着装载量的增大,香菇的干燥速率略有下降,热泵的蒸发温度和冷凝温度变化不大,而平均COP则会下降。太阳能辅助热泵干燥(仅太阳能空气集热器辅助)时,在开式、半开式和闭式模式下分别能获得的平均风温为59.93℃、60.58℃和61.95℃,热泵COP分别为3.25、3.14和2.79,明显比获得同样风温的热泵模式更节能。在干燥后期,切换至太阳能辅助热泵闭式干燥模式(仅太阳能集热板辅助),相较同等条件下的热泵闭式干燥模式,节能率可达到37.96%。建立了太阳能辅助热泵干燥系统的数学模型,使用MATLAB编写了该系统的仿真运行程序并用试验数据加以验证。利用验证过的模型对影响系统性能的各参数进行了模拟分析,模拟结果显示,热泵干燥时,随着压缩机转速的增加,干燥室入口风温增加的同时COP下降;随着制冷剂充注量在一定范围内的增加,热泵COP会上升。太阳能辅助热泵干燥时,在干燥室入口风温确定的条件下,随着太阳辐射强度和环境温度的增加,热泵的COP也会增加,而压缩机转速下降。