随着我国对环境保护的日益重视以及对能源结构的调整,天然气作为一种高效的清洁能源,在我国也受到了越来越多的推广和应用。对于天然气的高效利用的技术也受到了越来越多的重视。与电力驱动热泵相比,燃气热泵直接由燃气燃烧进行驱动,能量转化过程更少,效率更高,近年来也得到了越来越多学者的关注。然而对于传统的以燃气压缩机驱动运行的热泵系统,燃气压缩机较低的效率导致系统整体的效率仍然有较高的提升空间。本文以喷射式热泵循环替换了传统的蒸汽压缩式热泵循环,并增设了烟气全热深度回收系统,构建了一种直燃型喷射式热泵系统并对其进行了如下的研究:(1)提出了一种高效喷射器的设计方法:为提高喷射式热泵循环的效率,考虑了实际气体与理想气体之间的区别,并根据等动量变化率的规律,采用数值计算的方法,对喷射器混合-扩散段的结构的结构型线进行优化,从而提出了一种高效喷射器结构的设计方法。(2)建立了直燃型喷射式空气源热泵的数学模型:分析了直燃型喷射式空气源热泵系统的运行过程及其热力和传热特性,根据能量守恒、质量守恒、传热方程、热力状态方程,建立了系统完整的数学模型,并进行了方程独立性和自由度分析,明确了系统的设计参数组合要求并给出了求解算法。(3)直燃型喷射式空气源热泵性能优化与评价分析:通过对制冷剂工质的选择研究,确定以R141b作为直燃型喷射式空气源热泵系统的循环工质;通过对蒸发温度、冷凝温度、沸腾温度等关键节点参数对喷射式热泵系统性能影响规律的研究,给出了直燃型喷射式空气源热泵系统的设计方法及设计流程,并完成了制热量为400k W的直燃型喷射式空气源热泵机组的优化设计;提出了系统单位面积制热量、单位制热量燃气耗量、燃气热量利用率、系统综合制热系数等7项评价指标,对案例系统进行评价及经济性分析。(4)直燃型喷射式空气源热泵运行特性研究:构建了直燃型喷射式空气源热泵系统的运行特性分析模型,给出了迭代求解的数值方法;分别进行了空气温度、空气流量、循环水回水温度、循环水流量对烟气出口温度、循环水供水温度和总制热量的影响规律的研究,指出空气参数是影响直燃型喷射式空气源热泵最主要因素。直燃型喷射式空气源热泵系统具有经济、环保的优点,本文研究得到的系统设计方法、评价方法、运行特性等结果,可为直燃型喷射式空气源热泵技术在实际工程中的应用提供参考和指导。