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我国的低品位热能非常丰富,包括太阳能、地热能、生物质能、工业余热等,有效回收利用这些低品位热能对节能减排工作具有重要意义。本文针对70℃～150℃的低品位热能,应用有机朗肯循环(ORC)技术将其转化为高品位的电能,实现低品位热能的高效利用。本文以ORC系统的效率为优化目标,并从系统优化设计和采用混合工质降低可用能损失的研究这两大方面展开。主要内容包括以下几个方面：1)基于RKS状态方程及热力学普遍关系式,利用VB软件编制常用有机工质的热物性计算程序,并对四种纯工质R245fa、R152a、R123和R124的物性参数进行误差分析；2)对ORC系统各部件进行分析和建模,包括蒸发器模型、冷凝器模型、膨胀机模型、工质泵模型和内热交换器(IHE)模型。并在此基础上,建立了ORC系统的模拟程序。同时指出以净输出功、循环效率、(火用)效率和热效率作为ORC系统循环性能的评价指标；3)调试并运行基本ORC系统、ORC热电联产(CHP)系统及带有IHE的ORC系统,分析热源温度、冷源温度、循环工质类型、过热度等不同循环参数及不同循环结构对ORC系统性能的影响规律；4)完善混合工质热物性计算程序,并对二元非共沸混合工质R152a/R245fa和R123/R124的物性参数进行误差分析。且在此基础上开发采用混合工质的ORC系统模拟程序,并对混合工质和纯工质ORC系统的性能进行比较。本文的研究结果如下：(1)对于工质热物性计算程序,四种纯工质R245fa、R152a、R123、R124及两种二元非共沸混合工质R152a/R245fa和R123/R124的热物性除液相密度计算结果的相对误差较大外,其余物性参数的相对误差均较小,相对误差的最大值和平均值均在3%以内,满足本课题计算精度的要求；(2)对于纯工质基本ORC系统,不同冷源温度下,输出功随着热源温度的增加而增加。而循环效率和(火用)效率均随着热源温度的增加而先增大后减小,且当热源和冷源间的温差处于55℃～75℃时,各纯工质系统的最佳循环效率处于6.5%～7.5%;(3)在采用纯工质R245fa的CHP ORC系统中,当冷源入口温度高于40℃,系统输出生活热水,且(火用)效率和热效率分别比非CHP系统增加了29%-56%和87%-90%。此外,IHE对CHP ORC系统输出功及效率的改善影响很小；(4)在混合工质ORC系统中,除个别组分外,R152a/R245fa和R123/R124系统的循环性能参数均分别优于组成该混合物的纯工质R152a和R245fa系统及R123和R124系统。当R152a/R245fa和R123/R124的组分比分别为0.6/0.4和0.7/0.3时,两种混合工质系统的单位输出功最大,最大值分别为24.346 kW和19.243 kW。当两者的组分比分别为0.5/0.5和0.6/0.4时,两种混合工质系统的循环效率和(火用)效率最大,循环效率的最大值分别为8.67%和8.72%,(火用)效率的最大值分别为36%和35.73%。本文的研究结果对于提高低品位热能ORC系统的效率有重要意义。且纯工质和混合工质ORC系统模拟程序的开发也为今后的实验和工程实际应用提供一定的理论基础和技术指导价值。