在能源危机日益凸显的今天,中低温热源的利用越来越引起人们的重视。采用有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)能够有效地对中低温地热资源进行利用。为了对ORC系统进行了优化分析,在分别建立了亚临界和跨临界循环模型,采用纯工质R115,R125,R143a和R218以及混合工质R404a,R507a作为跨临界循环使用的工质,以R123,R245fa,R600,R600a,R601为亚临界循环使用的工质。以110℃地热水作为热源,分别计算了跨临界和亚临界循环的净输出功率,热效率,火用效率和UA值。针对跨临界循环难以确定窄点位置的问题,提出了确定窄点温差位置的迭代计算方法。利用本文所建立的模型,代入现有文献的初始数据,并将计算结果与原文献的结果进行对比,对模型进行了验证。此外,还以R245fa为工质,搭建了500W的ORC发电系统实验台,研究了系统的热力学性能及传热特性,并得到了以下结论:跨临界循环比亚临界循环的净输出功率高,R218循环对应的净输出功率最高。跨临界循环的热效率和火用效率均随着膨胀机进口温度和蒸发压力的增大而先增后减,而亚临界循环中热效率和火用效率都随着膨胀机进口温度的增加而增加。亚临界循环的UA值普遍低于跨临界循环。跨临界循环UA值随膨胀机进口温度的增加而增加,但随蒸发压力的增加而减小;而亚临界循环的UA值随膨胀机进口温度的增加而减小。此外,实际的实验过程中,蒸发器中会产生压降,以蒸发器出口压力作为蒸发压力,在实验涉及的工况范围之内,系统的净输出功率、热效率、火用效率随蒸发压力的增加而增加,变化趋势与模拟结果吻合,均随着蒸发压力的增大而增大。随着工质质量流量的增加,蒸发器中的压降增加,蒸发过程中的平均传热系数增加,过热度减小。随着蒸发器出口工质过热度的增加,对数平均温差增加,蒸发过程平均传热系数降低,热流密度增加。