中低品位能源的高效、经济、规模化地利用不仅可以减少人类对化石燃料的需求,还能有效减少温室气体排放。基于有机朗肯循环的中低温热功转换技术是中低品位能源发电利用有效的、热经济性较优的技术之一。本文针对有机朗肯循环发电系统,从匹配热源特性的角度出发,以?效率为目标函数,在对比态温度下进行工质筛选和混合工质主动设计,并以R245fa为工质进行实验研究。建立了有机朗肯循环热力学分析计算模型,分别对纯工质和混合工质进行热力学计算,对热源温度、蒸发温度和工质物性、温度滑移及混合比例对热效率、?效率和净输出功的影响进行分析,确定工质的关键物性参数为临界温度、定压比热容和汽化潜热,以?效率为工质筛选指标,探讨了最佳蒸发温度下的ORC热力性能变化。对混合工质和纯工质进行热力性能对比,得出:混合工质的热力性能优于纯工质。提出了热效率、输出功和?效率计算的理论简化模型,可用于纯工质和混合工质热力性能计算。在验证模型精度的基础上,探索了热源转折温度的关联规律:低于热源转折温度时,随着蒸发温度增加,?效率先增加后减小,存在最佳蒸发温度。在对比态蒸发温度(0.85)下,以系统?效率为指标进行了工质筛选,得出:当临界温度接近热源温度时的工质可获得最大?效率;热源温度为130℃、150℃、170℃和190℃时,对应的可选最佳工质为R114、R245fa、R245ca和R365mfc。在完全对比态温度下,发现不同工质的?效率近乎相等;该规律对性能预测和工质逆向设计有指导作用。对理论模型进行改进后用于混合工质计算,利用临界温度、定压比热容和汽化潜热计算混合工质的热力性能。利用Key混合法则,根据虚拟临界温度和雅克比数(Ja)确定混合工质的比例。150℃热源对应的最佳纯工质R245fa可用R245ca/R152a(0.675/0.325)代替。以R245fa为工质开展了有机朗肯循环发电系统实验研究,着重测试了工质流量、蒸发温度和过热度对热效率、?效率、净输出功的影响,在设定实验条件下,循环最大热效率为3.57%,最大净输出功为0.53kW。在固定热源温度和流量情况下,随着工质流量增加,循环热效率减小,净输出功先增加后减小,?效率降低。