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近年来，随着工业技术的高速发展，资源衰竭和环境破坏的问题日益严重，提高一次能源利用率是解决这一问题的有效途径。针对工业生产中排放的大量低温余热，利用热泵技术将其进行回收是一种切实可行的方法。本文主要考察水源热泵对工业余热水进行回收利用，以提高一次能源利用率，达到节能减排的目的。与传统热泵不同的是，本课题所研究的高温热泵可以实现同时制热与制冷，通过回收工业余热，可以同时提供70～90℃的高温热水与10～30℃的低温冷水，实现热泵的最大节能效果。 首先进行热泵机组的循环工质筛选。通过查询REFPROP软件得到各工质的热力学状态参数，对十几种常见纯工质的物理性能及热力学性能等进行对比分析，在此基础上根据优势互补的原则，搭配出ODP为零的适合热泵工作循环条件的新型混合工质。然后指定热泵的制热及制冷工况，对比混合工质和部分ODP为零的纯工质的单位容积制热（冷）量、制热（冷）系数、滑移温度等热力学性能指标。最后改变系统运行工况，对几种混合工质进行循环性能对比分析，得到性能最优的混合工质作为整个热泵机组的循环工质。 根据热泵机组的额定工况，选择蒸汽压缩式双级压缩热泵机组作为本文研究的高温热泵装置。在此基础上分别对热泵机组的压缩机、冷凝器以及蒸发器搭建数学模型，进行仿真模拟计算。冷凝器与蒸发器是热泵系统的关键部件，根据制冷剂在其中运行的相态不同建立分区模型。以筛选出的混合工质为制冷剂，根据系统额定设计工况以及各个部件之间的连接关系输入已知参数，通过运行MATLAB程序得出压缩机、蒸发器及冷凝器的最佳设计结果。 在得到热泵系统各个部件结构参数的基础上，编制出制冷剂在压缩机、冷凝器、蒸发器等部件中运行的仿真模拟程序，然后结合系统循环形式将其耦合在一起，得到整个热泵机组的数学模型，通过运行程序计算出其在额定工况下的循环性能。然后改变冷却水进口温度及流量、冷媒水进口温度及流量等条件，对热泵机组进行变工况仿真模拟，考察该热泵机组在不同运行工况下的循环性能。