有机朗肯循环(ORC)技术由于结构简单,维护成本低等优势,可以被广泛应用于各种中低温热能利用领域。本文针对小型有机朗肯循环系统的运行特性进行了相关研究。首先,设计搭建了 4kW级孤网运行ORC集成发电机组。系统采用150℃导热油模拟低品位热源,分别用R141b和R123作为实验工质。监控并采集系统主要部件的工质进出口压力、温度,膨胀机转矩、转速、轴功率以及冷热源流体和工质流体的质量流量。实验在恒质量流量模式下进行,膨胀机转速的阶梯式增长提高了膨胀机的进出口压比,降低了膨胀机入口的蒸汽过热度。结果表明,实验测得的轴功率和热效率均低于由膨胀机进出口焓值而计算出的值。R141b最大测得的轴功率和热效率分别为2.48kW和6.75%,计算值分别为3.29 kW和9.25%,R123最大测得的轴功率和热效率分别为2.62kW和7.75%,计算值分别为3.18 kW和 9.89%。其次,在不同热源下研究了内回热ORC机组的运行特性。随着膨胀机转矩的增加,工质的质量流量增加,膨胀机入口压力增加,系统的轴功率和热效率先增大后减小。在热源温度为160℃下,系统的输出功率在转矩为23.1N·m时达到最大值3.3kW,循环热效率在转矩24N·m时达到最大值7.75％。在相同工况下对比了常规ORC系统及内回热ORC系统的性能表现,发现内回热可以大幅提高蒸发器进口温度及降低冷凝器进口温度,减少换热过程的不可逆损失,提高系统的循环热效率。在160℃的热源下,常规ORC系统与内回热ORC系统最大热效率分别为6.1%和7.5%。最后,对ORC机组进行了仿真建模,建立了表征非凝结气体、内部回热器和环境温湿度影响的模型,通过实验数据校核验证了系统模型的可靠性。