随着国家节能减排政策的推行,大温差大压差热泵系统的节能降耗是当下暖通空调领域的研究热点之一。目前对于热泵系统中压缩机和换热器的能量损失研究相对成熟,对于热泵系统中膨胀过程的不可逆损失关注度不够,而在大压差热泵系统中膨胀过程的能耗量已经不容忽视。因此本文通过仿真模拟、理论分析和实验研究针对热泵循环膨胀过程的不可逆损失进行研究。本文首先使用Fluent模拟软件对电子膨胀阀内制冷剂热力状态演变进行数值模拟,对模型进行了合理简化,重点研究气泡产生的机理,探究开度变化对于膨胀阀内制冷剂速度场、压力场、体积场和密度场的影响,为后续热泵循环实验积累经验同时为后续膨胀过程理论分析提供帮助。其次,对膨胀过程不可逆损失进行了理论分析。由于热泵循环中的膨胀过程是一个典型的非平衡态过程,因此本文引入了非平衡态热力学的基础知识,总结了熵的三种定义并分析其本质上的共同点,引入了非平衡态热力学中熵平衡方程。然后针对膨胀过程的熵平衡方程进行简化,提出了一个全新的适用于膨胀过程的熵平衡方程。通过数值实验验证制冷剂膨胀过程单位质量的熵增与膨胀阀出口气相质量分数之间存在线性关系,验证推导出的膨胀过程熵平衡方程的合理性。随后,对热泵循环膨胀过程的不可逆损失实验进行设计并搭建实验台。设计实验原理图并制定实验方案,进行实验台各部件的具体选型工作,选择合适的测量仪表。根据实验原理图和各部件尺寸参数采用Revit软件建立实验台三维图,根据三维图纸搭建实验台。最后,对热泵循环膨胀过程的不可逆损失的实验结果进行分析。采用四种膨胀阀组进行实验,分别进行不同温度工况和不同流量工况下的实验,比较四种膨胀阀组的调节性能,分析压缩机运行参数变化和换热器运行参数变化,并进行膨胀阀能耗量分析。比较阀门上行和下行时的调节性能,分析两种情况下阀门曲线的不同。将所有实验结果根据膨胀阀前后压差大小进行分类,发现制冷剂膨胀过程单位质量的熵增与膨胀阀出口气相质量分数之间线性相关,不受蒸发（冷凝）温度、膨胀阀种类、膨胀阀开度、制冷剂流量以及膨胀阀进出口的压差等因素的影响。