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在臭氧层破坏、全球变暖以及雾霾日益严重的环境压力下，热泵技术成为了各国研究者关注的焦点。中高温热泵主要应用于工业生产过程、工业和商业建筑、区域供暖和海运等方面。近年来在中高温热泵领域主要采用R134a、R227ea、R236fa和R245fa工质来替代早期使用的R114工质。这四种替代工质虽然ODP均为零，但GWP还是比较高。因此，寻找合适的中高温热泵系统的替代工质仍然是热泵行业的重要任务。R1234ze(Z)工质具有较好的中高温区热力性能，并且无毒、不易燃、ODP=0、GWP＜1，这使其受到越来越多研究者的关注。然而，关于R1234ze(Z)工质的热力性能研究报道相对较少。R1234ze(Z)工质的单位容积制热量低，而采取含R1234ze(Z)工质的混合物则是一种较好的选择。R600a的临界温度低于R1234ze(Z)的临界温度，采用R1234ze(Z)+R600a混合物后，可以增加R1234ze(Z)的单位容积制热量，减小热泵机组的体积。R134的临界温度也低于R1234ze(Z)的临界温度，采用R1234ze(Z)+R134混合物后，也可以增加单位容积制热量和减小热泵机组的体积。 本文对中高温热泵系统的潜在工质R1234ze(Z)、R1234ze(Z)+R600a和R1234ze(Z)+R134进行了循环热力性能的理论分析与对比，对R1234ze(Z)+R600a和R1234ze(Z)+R134二元混合工质进行了汽液相平衡实验研究，并且研制了一套中高温热泵系统实验台，测试了潜在工质R1234ze(Z)、R1234ze(Z)+R600a和R1234ze(Z)+R134的整机性能，主要内容包括: (1)对包含R1234ze(Z)的混合工质R1234ze(Z)+R600a和R1234ze(Z)+R134进行了汽液相平衡实验，发现R1234ze(Z)+R600a在303.150K、313.150K、323.150K、333.150K、343.150K和353.150K六个温度下具有正共沸现象，R1234ze(Z)+R134在303.150K、313.150K、323.150K与333.150K四个温度下具有正共沸现象，而在343.150K温度下无共沸现象。 (2)对传统中高温热泵工质R114和潜在替代工质R134a、R227ea、R236fa、R245fa和R1234ze(Z)从饱和蒸汽压力、COP、单位容积制热量、排气温度、压比和潜热几方面进行了循环热力性能的理论分析;对R1234ze(Z)、R1234ze(Z)+R600a与R1234ze(Z)+R134进行了循环热力性能的分析与比较。结果表明:R1234ze(Z)、R1234ze(Z)+R600a与R1234ze(Z)+R134具有较大的替代潜力，可以作为中高温热泵系统的潜在工质来作进一步的研究。 (3)参考国标GB/T5773-2016中的水冷冷凝器量热器法，设计搭建了中高温热泵实验台。测试了潜在热泵工质R1234ze(Z)、R1234ze(Z)+R600a与R1234ze(Z)+R134在冷凝温度为70℃、75℃、80℃、85℃，循环温升（冷凝温度与蒸发温度差值）为45 K、58K、69 K工况下的整机性能，并对各个工质的COP、单位容积制热量、排气温度、压比、制热量及压缩机功率进行了热力分析。结果表明:R1234ze(Z)工质在循环温升为45 K时的COP最高，为3.19～3.55;R1234ze(Z)+R600a在循环温升为45 K时的单位容积制热量最大，为3.4～4.6MJ/m3，与R1234ze(Z)相比容积制热量增加了26％，COP降低了7％。