我国以工业生产余热和内燃机余热为代表的中高品位余热能数量大且品质高,极具回收潜力。有机朗肯循环可以实现对余热资源的有效利用,而工质对余热回收效率有很大影响。传统工质存在高温分解和环境破坏问题;碳氢类工质分解温度高,循环性能好但有可燃性;二氧化碳工质热源匹配性好,利于系统小型化,但其循环效率低。二者混合组成不同配比的碳氢/二氧化碳混合工质可以结合各自优势,达到对循环性能、安全性和环保性的平衡。但不同配比下碳氢/二氧化碳混合工质仍有可燃性,所以仍需开展对于碳氢/二氧化碳混合工质的可燃性研究以指导系统安全运行。现有研究缺少高温范围内碳氢/二氧化碳混合工质的可燃极限数据,因此本文通过可燃性试验测试和建立基于不同原理的理论预测模型来丰富高温条件下碳氢/二氧化碳混合工质的可燃极限数据。试验测试了初始温度90℃时C3H8、n C4H10、i C4H10和n C5H12与CO2以不同比例混合时的可燃极限。当温度升高,可燃上限火焰较下限更加明亮易观察;二氧化碳占比一定时可燃上限火焰紊乱程度较下限大,二氧化碳占比增加时近可燃上限火焰变化明显。可燃上限和下限分别随温度升高而升高和降低,稀释度一定时,通过理论分析证明了可燃极限与温度之间线性关系的存在。通过可燃域参数分析量化说明了温度升高导致的可燃域扩大和二氧化碳添加对可燃性的抑制作用。稀释度达90%时,惰化效果异丁烷>正戊烷>正丁烷>丙烷。利用CHEMKIN进行了理论分析。温度由30℃升高至90℃时产物种类和数量分布未有明显变化,碳原子数增多时正戊烷CO与H2数量较正丁烷更多,CO2和H2O则更少。稀释度增加,可燃上限和下限产物种类数量都有明显不同,动力学分析很好地解释了火焰现象。基于可燃极限理论分析和现有热理论模型的规律建立了预测高温条件下可燃极限模型并利用90℃试验数据验证,上限和下限平均相对偏差分别为3.78%和1.95%。建立了模拟可燃性试验燃烧过程的CFD模型。将CFD与化学动力学骨架机理结合,实现对燃烧过程中火焰传播的模拟。对比分析了模拟火焰与真实火焰的规律,解释了创建模拟火焰所采用的温度值依据并将90°可视化判据应用到预测模型中可燃极限的判断。对C3H8-CO2混合工质高温范围内的可燃极限进行了预测并与现有模型和试验值进行对比,验证了模型的精度。化学动力学机理的应用使得稀释度为90%时该模型预测效果突出,为可燃上限的研究提供了指导。