为应对能源危机和全球气候变暖,各国纷纷倾力研究新能源技术。有机朗肯循环（Organic Rankine cycle,ORC）技术作为新能源技术的重要分支,因其能实现多种类型和温度范围的余热回收,并且具有结构简单、造价成本低、环境友好等优点被学者们广泛研究。针对热效率低和投资成本高等问题,本文开展了采用混合工质的并联双压蒸发有机朗肯循环的热环境分析,深入探讨了10k W有机朗肯循环的实验特性,构建了BP-ORC动态预测模型,开展了基于实验数据的预测优化研究。主要的研究内容和创造性结论如下:1)构建了并联双压蒸发和两级预热的有机朗肯循环系统（DTRORC）的热力模型、经济模型和环境模型,开展了其热经济性双目标优化和热环境三目标优化研究,基于三种决策方法进行帕累托最优解的选取和对比。研究发现与BORC相比,DTRORC的热效率提高了2.5%,（？）效率提高了12%,净功率提高了2k W。对于R245fa/pentane混合工质双目标优化,LINMAP决策方法对应的偏移系数相比最小,为0.235,因此选择LINMAP的决策结果为最终最优方案。最优方案对应的（？）效率和LEC分别为53.33%和0.2930$/k Wh。对于三目标优化,TOPSIS决策方法对应的帕累托最优解最好,对应的最佳（？）效率、LEC和ECE分别为52.27%、0.2868$/k Wh和0.01418 kg CO2eq/k Wh。相应的基本运行参数为高压回路蒸发温度128.98℃,低压回路蒸发温度83.57℃,冷凝温度25.00℃,过热度7.99℃,窄点温差6.67℃。2)基于灰色关联法开展了DRTORC的二元混合工质优选研究。选用六组混合工质进行研究,研究发现工质的临界温度对系统性能有显著影响。分析确定在系统的热-经济性能方面六种混合工质的表现依次0.55R245fa/0.45R236ea＞0.6R245fa/0.4R236fa＞0.4R245fa/0.6R142b＞0.5R245fa/0.5R245ca＞0.2R245fa/0.8R123＞0.25R245fa/0.75R600。3)开展了10k W ORC系统在多种工况下使用涡旋式膨胀机的实验测试研究。主要考察了膨胀机的压力差和蒸发器的过热度对系统行为的影响。研究发现,R245fa泵出口的质量流量与膨胀机的压力差成正比,与蒸发器的过热度成反比;随着压力差的增加或过热度的降低,ORC系统的热效率呈上升趋势。压力差和过热度对系统性能表现出高度的敏感性。当质量流量为11.8 LPM时,对应的压力差为8.6 bar,过热度为11℃,系统的热力性能最优。相应的净发电量为6.0k W,最大净发电效率为7.0%,热效率为9.75%。4)构建了基于机器学习的ORC动态预测模型,开展了基于最大热效率和最小LEC的双目标优化研究。基于10k W ORC系统的300组稳态实验数据建立了10k W ORC系统的神经网络模型,利用该模型对10k W ORC系统的性能进行预测。研究发现,热效率和净输出功随着工质质量流量的增大而增大,随冷却水质量流量的增大先增大后减下,随泵出口压力的增大先增大后趋于平缓,随泵等熵效率的增大先增大后减小,随膨胀机入口压力的升高先迅速升高后缓慢减小。优化结果显示系统最优热效率和净功率分别为9.88%和2.92k W。