能源是人类生存和发展的物质基础.伴随着世界经济的快速增长极大地加快了不可再生能源的消耗,使得一次能源面临短缺枯竭的局面。近些年来,伴随着我国经济的迅猛发展,能源消费日益增加,能源不足的问题日益凸显,同时大量使用化石燃料也带来严重的环境污染和生态破坏,化石燃料燃烧温室气体的排放,是全球温室效应的重要因素,削减温室气体的排放,缓解全球变暖进程,已在全球内达到广泛共识。本文以低温热源热利用为背景,开展了低温热源ORC热发电的研究。本文对国内外相关领域的工作做了充分的调研研究,对比国内外研究现状,结合工程实际,针对ORC系统特点,对前人已做的工作进行了总结。本文以R245fa为工质,建立基本ORC系统数学模型,通过试算法确定5-kW发电规模的ORC热发电系统的基本工况点,并利用流程软件对5-kW发电规模的ORC热发电系统进行模拟计算。分析了蒸发温度、冷凝压力、热源温度对ORC系统性能的影响。在给定热源条件下,选择尽可能高的蒸发温度降低冷凝温度,有利于显著提高ORC系统整体输出功率及热效率。换热器能否与ORC系统其他设备相匹配对整个系统的运行参数有重要影响。利用夹点温差技术对系统以及蒸发器内的工况点进行性能优化分析。通过计算结果表明,系统的最佳夹点温差随着热源温度的增加而降低,最佳蒸发温度随着热源温度的升高而增加:热源温度363.15K时,最佳夹点温差4K,最佳蒸发温度332.15K;373.15K时,最佳夹点温差为3K,最佳蒸发温度340.15K。本文在理论计算的基础上,以R245fa、HFE-7100为工质,对ORC系统进行了试验研究。在以R245fa为循环工质的试验中,试验结果表明:热源温度不变,工质蒸发压力、蒸发温度、液位高度、工质泵转速均维持在一个较为稳定值,系统能够在一个较为稳定的条件下运行。当热源温度稳定在332K左右,蒸发压力稳定在4.5bar左右,液位高度维持在300mm,工质泵转速维持在1200r/min左右。在R245fa试验中,系统最大输出功达到894.6W系统最大热效率达到4.1%。在以HFE-7100为循环工质的试验中,HFE-7100在系统中变化趋势与R245fa变化趋势基本相同,但是在热源温度低于373.15K时,HFE-7100系统最大输出功为45W,与R245fa的894.6W有较大差距。