随着能源紧缺和环境污染问题的加剧,低温余热利用技术日益受到学者们的关注。有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle,简称ORC）发电技术是低温余热利用的有效方式之一。在该技术的研究中,工质极大的影响了系统性能。纯工质的研究日趋成熟,且有一定的局限性,混合工质的出现使得系统性能的优化有了新的思路,所以利用混合工质代替纯工质成为了新的研究方向。本文首先通过模拟探究了利用合适的混合工质代替纯工质优化ORC系统性能的方法;然后进行了混合工质与纯工质的对比实验研究。主要研究内容如下:（1）采用Apsen Plus软件建立了ORC系统模型,在热源120℃的条件下,挑选butane、R245fa、R601a、R600a和R1233zd-E五种纯工质,将其两两按不同比例混合为多组二元混合工质应用于ORC系统,在不同的蒸发温度下探究了系统的热力性能和经济性能。结果表明:混合工质的系统性能受纯组分的影响,且较大的温度滑移可以优化热力性能和经济性能。对于混合工质R600a/R601a和butane/R601a,随着温度滑移和蒸发温度的增加,系统的净输出功率、热效率和（火用）效率均增加,而平均化发电成本（Levelized Energy Cost,LEC）降低。（2）根据模拟结果,利用灰色关联法综合分析系统性能,找出了性能最佳的工质,并得到了利用混合工质优化纯工质系统性能的方法。结果表明:在蒸发温度为100℃时,混合工质3R600a/7R601a的灰色关联度最大,系统的综合性能最佳。而优化纯工质系统性能的方法为:将目标纯工质与其净输出功率相似的另一种新工质混合,得到具有较大温度滑移的混合工质,该混合工质可以代替目标纯工质,从而改善系统的性能。通过优化方法,将R245fa作为目标工质,选取R134a和R245ca两种新的纯工质,而混合工质R134a/R245fa进一步验证了优化方法的可靠性。（3）以模拟中性能较优的3R134a/7R245fa为工质,在现有的ORC发电系统实验台上进行了实验探究。结果表明:系统的净输出功率、热效率和（火用）效率随着热源流量和工质流量的增加先增加后减少,在热源流量为4 m~3/h时和工质流量为700 kg/h时达到最大值,但透平转速在持续增加。随着冷却水流量的增加,系统各方面性能都得到提高。（4）调节工质流量在500～900 kg/h,对不同冷却水温度下的混合工质3R134a/7R245fa和纯R245fa的ORC系统的性能进行实验对比。研究发现,纯工质与混合工质的系统性能随工质流量的变化趋势是一致的,当冷却水温度为10℃,工质流量为500、600、700 kg/h时,3R134a/7R245fa的性能优于R245fa。随着冷却水温度的升高,混合工质的蒸发温度和蒸发压力增大,系统的性能变差,透平的转速、系统的净输出功率、热效率及（火用）效率均降低。