在对纯工质和非共沸混合工质进行了理论和实验分析的基础上,展开了对太阳能低温热电转换系统的研究,旨在明确回热器对采用不同工质系统性能的影响程度,从而提高能量转换效率。首先对纯工质R245fa的太阳能低温朗肯回热循环进行了理论分析,分析表明膨胀机的乏气存在较大的过热度,具有较大的回热潜力。回热后,系统的热效率和热力学完善度得到了提高,集热器面积和冷却水流量最大可以减少7.00%和13.17%,因而系统的经济性也得到提高。基于上述理论分析,对R245fa为工质的太阳能低温朗肯回热循环进行了实验研究,实验系统主要包括太阳能平板集热器、膨胀阀、冷凝器、储液器和工质泵。实验研究表明,在工质流量恒定时,采用回热循环没有明显提高朗肯循环效率,反而由于集热器出口的工质过热度有所增大,造成了集热器效率有所降低。当适当增加系统工质的流量后,系统的输出功和集热器效率均得到明显提高,系统总效率最大达到2.42%,较回热前提高了近两倍。由于非共沸工质应用于太阳能低温朗肯循环系统中能够降低系统的不可逆损失,从而改善循环性能,因此对不同混合比例下的R245fa/R152a进行了理论研究。研究表明,非共沸混合工质的循环效率低于纯工质R245fa,但是随着R152a组分的增加,混合工质的输出功要高于纯工质R245fa。回热器主要利用的是膨胀机出口乏气显热,随着R152a组分的增加,混合工质回热量减少,并且传热窄点移动到换热器内部。同时,利用不同质量配比能够得到具有较大的体积流量和较小膨胀比的工质,可设计高效率、低转速的膨胀机。最后,针对非共沸工质的太阳能低温朗肯循环进行了实验研究,研究表明由于混合工质具有较大的蒸发潜热,因此相同的太阳辐射下,混合工质M3(R245fa/R152a,0.7/0.3)的集热器平均效率比纯工质R245fa高7.91%,同时混合工质表现出了较小的过热度,因此系统的循环效率和总效率均高于纯工质。由于混合工质冷凝散热量的增加及传热性能的下降,因此工质M3在冷凝器的出口出现了不完全冷凝现象。