在既定条件下，能量的应用究其根本是能量自身品质的应用，即能质的应用。能质一旦达不到既定的应用条件，就可视为无效能。而无效能的出路有二：或是继续用于更低能质条件，主要涉及能源的梯级利用；亦或是提升能质达到既定能质的要求。目前，我国大约50%的工业能耗以废热形式被排放，导致了大量的能源浪费。同时，工业领域对100-160℃温度范围的热需求也越来越大。因此，科研人员提出采用能质提升技术来进一步解决当前所面临的高能耗需求与低能效转化率之间的冲突。其中，单级高温热泵和复叠式热泵系统分别被用于小温差提升和大温差提升的场所，在工业中有较广泛的应用前景。
　　本文首先规划了高温热泵工质优选、流固耦合与热力系统优化匹配的理论路线。在此基础上对单级高温热泵和复叠式热泵的提质原理和能量方程进行了介绍，从理论上分析了其中的一些关键问题。文中以喷射器提质方法为例，提出一种数值解法求解喷嘴和扩压段的结构尺寸，作为流固耦合方法的实例计算，该方法既适用于纯工质和混合工质，又克服了传统计算方法的局限性和不准确性。
　　本文根据高温热泵工质的优选方法，开发了高温工质BY6，从理论角度选出了最适用于复叠式热泵系统的工质对BY3B/BY6，在实验中该系统的热水温度达到168.4℃，是目前热泵系统的最高制热温度。该系统提升温差最高可达到113.4℃。提升温差为70℃时，COP达到2.86，性能超过已有的单级热泵系统。
　　基于研发成功的工质BY6，为了检测312kW工业级开启式无油双螺杆压缩机性能，本研究提出一种新的简化型检测方法，利用喷射器同时调节系统能量和质量平衡，省却了传统性能检测装置中的冷热源和换热器等设备，投资成本节约约94.5%，该方法系国内外首次提出。利用上述方法搭建的实验装置对设计机组进行检测，实验结果证明压缩机最高排气温度达到184.8℃，等熵效率约为70%，容积效率约为90%。
　　作者针对某石化企业的甲醇回收塔及半再生重整预加氢装置的生产过程，提出分别用单级和复叠式热泵系统来实现对余热提质并再生回用的技术方法，从4E(能源、?、热经济性和环境性能)角度对耦合系统进行分析。结果表明改造后的装置不仅能满足技术要求，且具有一定经济效益和环境性能。其中，在考虑排放气体惩罚成本时，两个耦合系统的最低投资回收期分别为0.31年和0.36年。