太阳能、地热能、生物质能以及工业余热中都蕴含着大量的中低温热源,其数量大,但能量品位低,难以驱动水蒸汽朗肯循环进行发电循环。有机朗肯循环(ORC)由于其工质的蒸发温度可以和中低温热源达到较好匹配,被认为是中低温热能利用的有效方式。通过Matlab 2011结合物性查询软件Refprop 8.0编写程序,建立蒸发器温度分布模型和ORC热力计算模型,分析纯工质和混合工质在大范围热源、热沉组合情况下ORC系统特性,总结出ORC工质的选取规律；将ORC模型应用在地热和电厂烟气余热,分析总结各自热力循环特点；搭建换热实验台,对纯工质和混合工质在水平管中的沸腾换热进行了研究。对超临界、亚临界工况下蒸发器中温度的分布建立模型,并提出匹配系数用以评估不同工质在蒸发器中与热源的匹配程度。以此为基础,建立ORC热力计算模型。分析了工质本身的特性对ORC性能的影响,包括工质属于纯工质或混合工质,工质/组分的临界温度、组分的构成配比、工质升温曲线与降温曲线的形状；介绍了一种选取与热沉匹配的混合工质的方法；计算了不同热源、热沉温度滑移情况下使用不同工质的ORC性能表现。研究结果表明：在高蒸发器热源侧入口温度和低蒸发器热源侧温度梯度时,纯工质比混合工质表现优异；反之,混合工质表现更加优异。在蒸发器热源侧温度梯度较小时,高临界温度的工质有较高的热效率；在蒸发器热源侧温度梯度较大时,低临界温度的工质有较高的热效率。从应用于中低温地热能的ORC系统出发,针对不高于90℃温度范围的地热热源进行了ORC系统性能分析：在变热源出口温度时,纯工质超临界循环拥有更大的对外输出功,但在对大输出功工况附近稳定性很差,输出功随热源出口温度变化较大；混合工质循环的对外输出功次高,纯工质亚临界循环最低,但是这两者运行压力较低,安全性较高；所有工质都存在一个最低可利用温度,纯工质超临界循环的工质的此值较高,纯工质亚临界循环和混合工质循环的此值略低。从应用于电厂烟气余热回收的ORC系统出发,针对利用一个220 MW电厂排烟余热的ORC系统性能分析。结果表明：以热效率为目标函数,匹配冷源的混合工质的性能最优,比匹配热源的混合工质的热效率高6.01%,比纯工质的热效率高8.81%；匹配热源的混合工质的过热度最小,纯工质的过热度最大；从减少系统总换热面积的角度考虑,匹配热源的混合工质表现最优；回热器与蒸发器的换热量之比随升温压力的变化有一最大值,所以在选取回热器时,要注意留有足够的容量裕度；进行了经济性分析,投资回收周期为4.5年。介绍了水平管内流动沸腾实验台的搭建过程,完成了内径3 mm不锈钢管在蒸发压力0.2-0.84 MPa范围内的流动沸腾实验。针对适用于ORC的一种纯工质(R245fa)和一种混合工质(R134a/R245fa,质量比0.82/0.18),研究了质量流量、热流密度和蒸发压力对其流动沸腾的影响,进行了流动沸腾的可视化研究,拟合了适用于该混合工质的沸腾换热关联式。