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常规有机朗肯循环Organic Rankine Cycle(ORC),采用纯工质作为循环工质,虽然具有节能、低碳、环保的优点,但是存在循环效率低、经济价值不高的缺点。混合工质具有提高ORC循环效率的潜力,因此本论文模拟研究混合工质对ORC热机效率的影响。本文以6kW发电量的ORC热机作为对象,冷源温度为25℃,热源温度在70℃～140℃区间变化时,研究ORC热机的效率变化。主要研究工作包括:1)工质选型:选择四种纯工质R123、R142b、R600a、R245fa、两组混合工质R123/R142b和R600a/R245fa作为研究对象;2)基于Redlich-Kwong-Soave状态方程及热力学普遍关系式,利用VB语言对所选纯工质和混合工质(采用摩尔浓度)建立热力学模型;3)数学模型包括蒸发器、膨胀机、冷凝器、工质泵、以及ORC系统;4)采用纯工质对ORC系统进行模拟研究;5)采用混合工质对ORC系统进行模拟研究;6)分析对比混合工质ORC与纯工质ORC的效率特性;本文的研究结果如下:(1)合理使用混合工质可以实现循环效率的提升:在热源70℃～140℃区间,混合工质R600a/R245fa(0.6/0.4)时,系统循环效率最大值比R600a的最大值提升16.2%,比R245fa的最大值提升29.2%,平均提升22.7%。(2)不同混合工质循环效率提升的潜力不一样:混合工质R123/R142b在浓度比为0.5/0.5时,系统循环效率最大值比R123的最大值提升22.7%,比R142b的最大值提升5.3%,平均提升14.0%。循环效率提升的潜力受滑移温度的影响,R123/R142b(0.5/0.5)的滑移温度6.7K,低于R600a/R245fa(0.6/0.4)的滑移温度7.8K,因此循环效率的提升潜力低于 R600a/R245fa(0.6/0.4)。(3)每种纯工质都存在一个最佳的热源温度,低于或者高于该温度值时循环效率会减小;不同工质所对应的最佳热源温度不一样;该最佳温度值高于最大等熵效率对应的热源温度值。以R123为例,最大循环效率0.07对应的热源温度为115℃,高于最大等熵效率对应的热源温度93 ℃。(4)混合工质也存在与纯工质类似的最佳热源温度,以混合工质R123/R142b浓度比为0.5/0.5为例,系统循环效率最大值0.076对应的热源温度为120℃,比最大等熵效率对应的热源温度85℃高35K。热源温度从120℃这一点继续升高,循环效率反而下降。本文对使用混合工质与纯工质在ORC系统循环效率方面的对比研究,对如何提高ORC热机循环效率的理论研究和技术开发具有一定的指导意义。