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在替代工质及新工质应用技术的研究中，混合工质的研究是一个重要方向，其中ODP为零的HFC类工质与ODP为零、GWP较低的自然工质HC类工质的组合具有重要的应用价值。本文以HFC125/HCs二元混合工质及其热泵应用系统为研究对象，主要针对混合工质优化配比区间、适用此类混合工质的热泵循环结构型式以及混合工质与换热流体间的温度匹配特性进行了理论分析与实验研究，为规模化应用及系统优化设计提供指导依据。概括起来，本文的主要研究工作如下：1）混合工质筛选基于阻燃性及优良的热力学性能，在HFCs类工质中选择了综合性能优秀的HFC125工质为基础组元，与HC290、HC600、HC600a和HC1270组成二元混合工质。发现通过工质混合，有效降低了HFC125的GWP值，明显抑制了HCs类工质的可燃性，有望形成综合性能优良的新型热泵用替代工质。2）混合工质优化配比区间确定构建了基于控制换热器中流体换热窄点温差的“一机两用”热泵循环热力学模型，研究了工质配比对热泵循环性能参数的影响规律，发现相对于HCFC22，HFC125/HC600和HFC125/HC600a分别在6-66%和13-55%配比区间性能占优，而对于被替代工质HFC134a，HFC125/HC290、HFC125/HC600、HFC125/HC600a和HFC125/HC1270性能占优配比区间分别为10-46%、0-75%、5-68%和0-35%。同时发现四组混合工质相关性能参数随工质配比的变化呈现出两两相似规律，综合考虑混合工质特性兼材料易得原则，确定HFC125/HCs混合工质热泵性能研究中选择HFC125/HC290和HFC125/HC600a的优势配比区间，即10-46%和5-68%。研究了混合工质传热窄点在冷凝器中的移动与工质配比及热汇出口温度变化的关系，发现相对于HFC125/HC290，在40%配比以下传热窄点基本稳定在冷凝器出口端，在此配比之上窄点位置向冷凝器中间移动，但幅度不大，在研究的热汇出口温度35-55℃区间内，随着温度升高，窄点位置向冷凝器出口端移动；混合工质HFC125/HC600a也有类似的规律。该研究可为换热器设计和系统运行提供参考。3）混合工质热泵变组分特性通过混合工质HFC125/HC290和HFC125/HC600a不同热汇出口温度下的变组分热泵特性实验，发现HFC125/HC290混合工质热泵循环性能实验数据虽较理论计算有所偏离，但变化趋势一致，在25/75配比附近存在COP最大值；HFC125/HC600a由于“湿压缩”现象的存在，实验数据较理论计算存在较大偏差，最大COP出现在10/90配比附近。并且发现在给定的热汇出口温度下（55℃），HFC125/HC290混合工质冷凝换热中两种流体在25/75工质配比附近出现相对较差换热匹配；HFC125/HC600a在20-40%的HFC125浓度区间出现最优温度匹配。最后分析了改善流体换热匹配的途径和方法。4）最优组分混合工质热泵变工况特性通过混合工质HFC125/HC290与HFC125/HC600a特定配比（25/75、10/90）变热汇流量工况特性实验，发现相较HFC125/HC600a，混合工质HFC125/HC290小温升优势较明显，或者说HFC125/HC600a适合大温升工况，并且发现相同工况下混合工质HFC125/HC600a性能下降约20%而充注量降低50%，特定条件下适合充注量要求受到严格限制的场合。变热汇流量下，混合工质HFC125/HC290和HFC125/HC600a在冷凝器中的传热窄点均随着流量的增大（出口温度减小）从冷凝器中间向进口端迁移，但HFC125/HC600a窄点迁移随流量的变化较HFC125/HC290敏感，而变制冷剂流率对换热窄点迁移几乎无影响。表明可以通过调节水流量的方式改变换热器中的流体温度匹配，从而降低换热不可逆损失，提高系统能效。最后，对特定工况下混合工质与被替代工质热泵系统性能进行了比较分析，结果表明，HFC125/HC290混合工质在20-25%HFC125质量配比区间内系统性能优于HFC134a,在20-35%的配比区间内系统性能优于HCFC22；对于HFC125/HC600a二元混合工质,在整个配比区间系统性能均弱于被替代工质。特定配比下的变工况性能比较表明，HFC125/HC290有望成为替代工质，而理论上具有较大性能优势的大温度滑移混合工质HFC125/HC600a则实用效果不佳。