工业生产过程中会产生大量30~60℃的余热,这部分余热往往由于得不到利用而被直接排放入环境中,造成较多能源的浪费和环境热污染。中高温热泵技术的研究发展可以拓宽热泵技术的应用范围,能够回收工业余热提升能量品位后产出80℃以上的热水,将温度提升后的热水重新用于工业生产或者供热,从而带来显著的节能减排效应。常规中高温热泵制取高温热水时由于受到冷凝压力高、排气温度高等方面的限制其制热系数往往较低。本文研究从工质和系统两个方面入手,提出了基于混合工质螺杆式中高温热泵系统补气增焓的技术路线。工质研究方面,首先将工质的环境特性、安全特性、工作压力和单位容积制热量作为中高温热泵纯工质的选取原则,比较后选取多方面性能较好的纯工质。通过编写程序语言,实现纯工质的组分混合与混合工质在热泵系统中的热力循环参数计算。根据计算结果,综合混合工质的环境、安全等物理化学特性,确定适用于中高温热泵工况的性能较好的混合工质配比。研究发现工质R134a与R245fa混合质量分数配比分别为0.2/0.8、0.3/0.7、0.4/0.6时在中高温热泵系统中热力循环表现良好。另一方面,基于选取出的三种配比混合工质,利用REFPROP软件,定量确定混合工质在泡露点温度区间上的温度滑移规律。系统优化方面,建立带经济器系统的压缩机数学模型、经济器补气量计算数学模型、蒸发器数学模型、冷凝器数学模型,将各部分数学模型组合成热泵系统模型。基于上述模型编写模拟计算程序,在选定的工况下进行热泵系统的优化计算。模拟计算表明:带经济器热泵系统相比于普通热泵系统,其系统COP与制热量更高;随着压缩机一级内容积比从1.2~1.8逐步增加,系统COP呈现上升趋势而工质单位容积制热量呈现下降趋势;在5~8℃范围内,经济器传热温差越高,系统COP与制热量越高。同时建立带经济器热泵系统压缩机补气口位置数学模型,根据分析选取出的一级内容积比带入该数学模型中即可得到对于热泵系统运行较为良好的补气口位置。建立实际热泵系统方面,通过计算得到选定工况下的各部件选型具体数据作为实验台搭建的理论依据。将实验台热泵系统数据与同样工况下模拟计算数据比较发现,模拟计算误差在8~10%左右,基本能够验证模拟计算的准确性。另外,本文研究将编制好并经过验证的热泵系统各部分模拟计算程序编制成用户界面GUI程序,该GUI程序已经成功运行。