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随着全球经济的发展,能源需求量越来越大,环境污染也越来越严重,为此国内外对节能减排非常重视。热泵作为一种高效节能技术,对经济效益和社会效益的提升有着很大的帮助。工厂、学校、酒店、宾馆等领域往往需要大量的生产、生活热水,并且使用后一般都还具有较高温度。将废热水作为热泵系统的热源,不仅有利于热泵系统效率的提高,也使得废热得到利用。因此,本文开展了废热回收热泵热水系统相关理论的分析研究。首先,提出了一种废热梯级回收热泵热水系统,该系统由预热换热器和废热水水源热泵两部分组成,废热水先通过预热器对蓄热冷水进行预热,然后再进入蒸发器作为水源热泵的热源,经过梯级热量利用,废热回收充分。针对该系统建立了热力学分析模型,对系统性能进行了评估和优化。分析了系统整体性能系数、水源热泵性能系数、加热功率随废热水预热器出口温度变化的关系。对比分析了该系统与无预热废热水热泵系统的各项性能。结果表明,预热可以有效提高系统的整体性能。热泵系统目前使用的工质主要有HFCs(氢氟烃类)、HCs(烃类)和无机物类(如C02、NH3)。其中最重要的是HFCs类工质,如HFC-134a、HFC-143a、 HFC-125等。但是由于它们的GWP(全球变暖指数)值普遍较高,因此在实际应用中受到了一定的限制。为了寻找环保兼具优异的热工性能和低GWP值的工质,现今很多研究工作着重于新型的混合工质。气液相平衡(VLE)数据是系统循环热力学分析的主要基本参数,因此本文对含有新型制冷工质HFO-1234yf的三元混合工质HFC-134a/HFO-1234yf/HC-600a的气液相平衡性质进行了实验研究,温度区间在283.15K-323.15K,温度测量不确定度为5mK,压力测量不确定度为0.5kPa,组分摩尔分数测量不确定度为0.003。使用PR状态方程和vdW混合规则进行了关联计算,结果表明该三元工质为非共沸工质。最后,本文将三元混合工质HFC-134a/HFO-1234yf/HC-600a(0.248:0.363: 0.389, GWP=349)用于废热梯级回收热泵热水系统中进行了热力学分析,结果表明其系统整体性能优于纯工质HFC-134a系统。