工业部门是世界前三大能源消耗部门之一,工业制造过程中消耗的20-50%的能量以废热的形式流失,我国作为制造业大国,低温余热的排放量巨大,如果能够通过适当的方式的回收利用,就能提高能源利用的水平,创造更大的经济社会价值。针对工业应用,高温热泵是一种能将低位能转化为高位能的高效节能型技术,然而我国现有的高温热泵主要集中在60-90℃的温度区间,在实际运行中无法提供更高的制热输出温度,大大限制了其在诸多工业过程中的使用和推广。为弥补国内制冷热泵市场100℃以上冷凝出水的高温热泵的空白,本文提出了一种可以达到120℃制热的高温热泵系统,从高温工质筛选、高温热泵设备选型与系统设计计算、数学模型与系统仿真模拟三方面展开研究。在高温工质筛选部分,本文通过MATLAB软件编程和查询REFPROP的数据库实现了高温工质的理论循环计算,结果表明:R152a与R134a适合80℃以下的工况,R1234ze在80-100℃热工性能优异,当冷凝温度高于100℃时,R245fa是较为理想的高温工质,唯一不足是单位容积制热量偏低。在高温热泵设备选型与系统设计计算部分,本文针对高温热泵的运行特点,选择适合高温工质工作的压缩机与膨胀阀,并对换热器进行设计计算。在数学模型的建立与系统仿真部分,本文对压缩机采用效率法、冷凝器和蒸发器采用分区计算的方法建立了高温热泵四大件的稳态仿真数学模型。使用EES方程求解器,对于不同工况下热泵系统的制热量、压缩机输入功率、性能系数COP进行了仿真计算,结果表明:该机组在120℃冷凝,45℃温升的工况下COP为4.32,制热量达到了201.1k W。并对过冷度和过热度变化对系统循环的影响进行了仿真计算,结果表明:过冷度从2℃增加到10℃,系统制热量增加17.1%,压缩机的输入功率增加10.3%,COP值增加了8.9%;过热度从10℃减小到2℃,系统制热量增加14.7%,压缩机输入功率增加7.2%,COP值增加了11.5%。增大液体过冷度和减小蒸发器出口过热度可以有效提升系统的性能系数。