高温热泵技术可以利用工业中大量存在的30～60℃的余热资源,产生可以再次应用于工业生产的高温水或蒸汽,大大扩展了热泵技术的应用范围,有效避免了这部分余热直接排放造成的能源浪费和环境污染,本文从循环工质和热泵系统两方面入手,对高温热泵技术展开研究。在工质研究方面,提出了高温热泵对其循环工质的要求,高温热泵工质不仅要具有良好的理化特性和环保性,还要能够在高温工况下保持较低的冷凝压力和排气温度等。通过对实际热泵工作过程的分析,建立了热泵循环理论计算模型,并用MATLAB程序语言编写成计算程序,其中工质的物性参数通过调用REFPROP获得。对前期初步筛选出的R152a、R245fa、R134a、R1234ze等6种纯工质进行理论计算,并将循环性能参数计算结果进行对比分析,发现相比于其他几种工质,R245fa在高温工况下的冷凝压力和排气温度较低,同时COP较高,具有良好的高温工况运行性能。在系统研究方面,围绕中间补气高温热泵进行理论模拟和实验研究。高温热泵系统中增加了中间补气过程后,工质在压缩机中的工作过程分为三个阶段:补气前压缩阶段、中间补气压缩阶段和补气后压缩阶段。建立了压缩机、冷凝器蒸发器、经济器等部件的数学模型,并用MATLAB编写了理论计算程序。理论计算中用一级内容积比的取值来模拟压缩机补气口位置对系统性能的影响,通过对比制热量、COP等循环性能参数,发现最佳一级内容积比?1?为1.3,在此内容积比下,比较了补气系统和单级系统的循环性能参数,发现补气系统拥有更高的制热量和COP,而排气温度也有所降低。本文结合R245fa的物性和机组运行工况,对机组进行了改造,包括冷凝器蒸发器的设计选型,采用丹弗斯电子膨胀阀对工质循环流量以及蒸发器出口过热度进行控制,改进后的膨胀阀控制系统拥有更多的调节步长,反应更加迅速、准确。为使热泵机组能够达到更高的出水温度,在试验系统冷凝侧设置了一套加压水系统,该系统最大可以提供0.5Mpa的压力,最高可以保证冷凝器出水温度在150℃时仍可保持液态。利用改造后的高温热泵机组,在低温热源温度50℃,冷凝器出水温度70～100℃的工况下分别对补气系统和单级系统进行实验测试,发现高温热泵机组增加中间补气过程可以有效提高制热量和COP,有效降低压缩机排气温度,从而验证了理论计算结果。采用补气系统进行出水温度实验,冷凝器出水温度最高达到了110℃,此时COP为2.41,而排气温度仅为114.1℃,性能得到了较大的提高。