虞中旸 陶樂仁 袁朝陽 王超
(上海理工大學(xué)制冷與低溫工程研究所 上海 200093)
電子膨脹閥調(diào)節(jié)對(duì)空氣源熱泵熱水器性能的影響
虞中旸 陶樂仁 袁朝陽 王超
(上海理工大學(xué)制冷與低溫工程研究所 上海 200093)
節(jié)流裝置的調(diào)節(jié)對(duì)空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的性能有著重要影響,電子膨脹閥因其調(diào)節(jié)范圍廣而逐漸得到應(yīng)用,因此需要對(duì)其深入研究。以空氣源熱泵熱水器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為研究對(duì)象,通過改變電子膨脹閥開度,研究不同調(diào)節(jié)方式對(duì)系統(tǒng)性能的影響。結(jié)果表明:1)相同膨脹閥開度下,系統(tǒng)制熱量和系統(tǒng)COP隨加熱的進(jìn)行均呈先上升后下降的趨勢;不同膨脹閥開度下,在加熱前期(20~30℃),膨脹閥開度越大,系統(tǒng)COP越大;在加熱后期(45~55℃)結(jié)果相反;2)在加熱過程中,各膨脹閥開度下系統(tǒng)COP趨勢線相互交叉,由于壓縮機(jī)少量吸氣帶液可以改善系統(tǒng)性能,因此交叉點(diǎn)與各閥開度下過熱度達(dá)到0 K的點(diǎn)相近但并不重合;3)以水箱平均溫度為控制對(duì)象調(diào)節(jié)電子膨脹閥的方法(優(yōu)化1#)對(duì)系統(tǒng)COP的最大優(yōu)化率為24.8%;以壓縮機(jī)吸氣過熱度為控制對(duì)象調(diào)節(jié)電子膨脹閥的方法(優(yōu)化2#)與優(yōu)化1#系統(tǒng)COP相比,最大相差4.2%,且經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證具有適用性。
空氣源;熱泵;電子膨脹閥;控制
AbstractControl of the electronic expansion valve(EEV)in an air-source heat-pump water heater has considerable influence on the system performance and should be the focus of investigation.In this study,the effect of the opening of the electronic expansion valve on the performance of an air-source heat-pump water heater was analyzed.The results show that,when the system operates with the same valve opening,the heating capacity and coefficient of performance(COP)exhibit a declining trend after an initial ascent.For different valve openings,the system COP is in direct proportion to the opening when the average cistern temperature is 20-30℃,whereas it is in inverse proportion to the opening for an average cistern temperature of 45-55℃.The system COP trend lines for each valve opening indicate a cross each other.As compressor suction with little liquid refrigerant can improve the system performance,the intersection occurs close to the point at which the superheated temperature reaches 0 K,but does not coincide with it.Although the maximum optimization ratio on system COP for the method of controlling the electronic expansion valve via the average cistern temperature(optimization#1)can reach 24.8%,its feasibility is poor.The maximum optimization ratio on system COP for the method of controlling the electronic expansion valve via the superheated temperature in the compressor suction(optimization#2)is lower than that for optimization#1, at 4.2%.However,the results of the confirmatory experiment verify the feasibility of optimization#2.
Keywordsair-source;heat pump;electronic expansion valve;control
空氣源熱泵以熱力學(xué)第一定律為工作原理,吸收空氣中貯存的低品位能量,同時(shí)消耗一部分功,即壓縮機(jī)功耗。通過系統(tǒng)循環(huán)在冷凝器中放熱。由于熱泵輸出的能量總是大于壓縮機(jī)消耗的能量,因此,采用空氣源熱泵技術(shù)可以節(jié)約大量電能[1-2]。
由于空氣源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),高低壓力相差較大,且易受季節(jié)氣候影響,運(yùn)行工況復(fù)雜多變。通過空氣源熱泵系統(tǒng)中節(jié)流裝置可以調(diào)節(jié)制冷劑質(zhì)量流量,從而達(dá)到匹配工況,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和能效比。因此,節(jié)流裝置的調(diào)節(jié)特性和控制策略非常重要,眾多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究。
王志華等[3]實(shí)驗(yàn)研究了不同熱力膨脹閥開度下,空氣源熱泵熱水器瞬時(shí)COP的變化,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:系統(tǒng)瞬時(shí)COP隨水箱溫度先升高后下降。當(dāng)水箱溫度高于32℃時(shí),膨脹閥開度為60%時(shí)系統(tǒng)的性能開始高于開度為45%時(shí)的性能。張良俊等[4]對(duì)熱力膨脹閥在空氣源熱泵熱水器的穩(wěn)定特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,指出空氣源熱泵熱水器的穩(wěn)定性與熱力膨脹閥的開度有密切關(guān)系,在實(shí)際調(diào)節(jié)中要使系統(tǒng)工作點(diǎn)接近最小穩(wěn)定過熱度點(diǎn),確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。郭俊杰等[5]同樣研究了空氣源熱泵熱水器中熱力膨脹閥的工作特性,結(jié)果表明熱力膨脹閥在低溫工況下工作時(shí),會(huì)表現(xiàn)出與高溫環(huán)境不同的工作特性,并且提出采用電子膨脹閥作為節(jié)流元件。
為了適應(yīng)空氣源熱泵熱水系統(tǒng)運(yùn)行工況的大幅變化,電子膨脹閥因其具有較寬的流量調(diào)節(jié)范圍和快速精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)特點(diǎn),逐漸受到關(guān)注。J.M.Choi等[6]對(duì)比了毛細(xì)管和電子膨脹閥對(duì)熱泵系統(tǒng)的影響,結(jié)果表明:通過調(diào)節(jié)電子膨脹閥可以使系統(tǒng)過熱度基本保持不變,大大提高了熱泵系統(tǒng)在運(yùn)行工況變化較大時(shí)的性能。
申江等[7]對(duì)帶有電子膨脹閥的低環(huán)溫空氣源熱泵機(jī)組樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和性能分析,認(rèn)為隨著電子膨脹閥開度的增加,系統(tǒng)制熱量和系統(tǒng)COP相應(yīng)增加,但并未提出實(shí)際控制方法。李衛(wèi)國等[8]對(duì)使用電子膨脹閥的空氣源熱泵熱水器系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明在加熱過程初期,設(shè)置電子膨脹閥為大開度可提高系統(tǒng)性能和制熱量,但在加熱后期恰恰相反;并提出通過在不同加熱時(shí)間使用不同電子膨脹閥開度來改善熱泵系統(tǒng)運(yùn)行性能。但此控制方案以加熱時(shí)間為控制對(duì)象,不具有適用性。
綜上所述,電子膨脹閥對(duì)空氣源熱泵熱水器系統(tǒng)的運(yùn)行有重要影響,但對(duì)此的研究尚未充分。同時(shí),當(dāng)前膨脹閥控制多以壓縮機(jī)吸氣過熱度為控制對(duì)象,但對(duì)于壓縮機(jī)少量吸氣帶液時(shí)系統(tǒng)性能變化和控制方法的研究較少。因此,本文通過實(shí)驗(yàn)研究空氣源熱泵熱水器中電子膨脹閥調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)各參數(shù)的影響,解釋其變化機(jī)理,并以此為依據(jù)試圖找出適用于各工況下電子膨脹閥控制的優(yōu)化方法。
空氣源熱泵熱水器裝置如圖1所示,整體結(jié)構(gòu)與循環(huán)加熱式熱泵熱水器類似??諝庠礋岜脽崴畬?shí)驗(yàn)系統(tǒng)可分為制冷劑循環(huán)部分和水循環(huán)部分。
圖1 實(shí)驗(yàn)裝置原理Fig.1 Principle of experimental installation
制冷劑循環(huán)部分壓縮機(jī)選用WHP02830-C4AT型滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī),額定頻率50 Hz,理論排氣量18 mL,制冷劑為R134a。壓縮機(jī)吸氣口自帶氣液分離器,可以避免大量液態(tài)制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)。當(dāng)壓縮機(jī)吸入少量液態(tài)制冷劑時(shí),制冷劑液滴較小,會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)吸收機(jī)體耗散熱量和高溫氣態(tài)制冷劑熱量而迅速蒸發(fā),因此,長時(shí)間運(yùn)行不會(huì)發(fā)生“液擊”現(xiàn)象。但當(dāng)壓縮機(jī)長時(shí)間吸入大量液態(tài)制冷劑而來不及吸熱蒸發(fā)時(shí),就會(huì)造成“液擊”現(xiàn)象,影響壓縮機(jī)的運(yùn)行和壽命。
采用科氏力流量計(jì)測量制冷劑質(zhì)量流量m,g/s,精度±0.1%。蒸發(fā)器選用翅片管式換熱器,蒸發(fā)器換熱面正對(duì)著YWF型外轉(zhuǎn)子軸流風(fēng)機(jī),風(fēng)機(jī)額定電壓220 V,輸入功率40 W,額定風(fēng)量530 m3/h。冷凝器選用 TY1222型套管式換熱器,銅管外徑為16 mm,銅管長度為1 790 mm。制冷劑與水流動(dòng)方向相反,呈逆流換熱。電子膨脹閥(EEV,electronic expansion valve)為步進(jìn)電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)的直動(dòng)式電子膨脹閥,可通過手動(dòng)調(diào)節(jié)控制器改變EEV開度。
水循環(huán)部分由電加熱器調(diào)節(jié)初始水溫,加熱量由調(diào)壓調(diào)功器控制。水循環(huán)裝有一個(gè)浮子流量計(jì),可以測得水側(cè)體積流量qv,mL/s,測量精度±3%。循環(huán)水泵采用RS-15/6型屏蔽泵,可調(diào)流量范圍3~11 L/min。加熱后的熱水從儲(chǔ)熱水箱上部入水口進(jìn)入,從下部出水口回水,再次加熱完成循環(huán)。儲(chǔ)水箱為熱水器專用水箱,內(nèi)外壁間含有保溫材料。儲(chǔ)水體積V為100 L,安裝了五個(gè)測溫孔和液位觀察管。
選用智能數(shù)字功率表測量壓縮機(jī)、水泵和風(fēng)機(jī)的總功耗W,kW,精度等級(jí)0.5級(jí)。T、P分別為溫度和壓力測點(diǎn)。采用溫度偏差為±0.15℃ +0.002|t|(t為測量溫度,℃)的內(nèi)置式鉑電阻測量冷凝器出口制冷劑溫度tc,out、壓縮機(jī)排氣溫度tdis、壓縮機(jī)吸氣溫度tsuc和水箱內(nèi)五個(gè)測溫點(diǎn)溫度t1、t2、t3、t4、t5。 采用精度為0.5%的壓力變送器測量蒸發(fā)器出口壓力pe和冷凝器出口壓力pc,kPa。
通過電加熱器調(diào)節(jié)加熱初始溫度ta為15℃,系統(tǒng)運(yùn)行終止溫度tb為55℃。初始溫度和終止溫度均以水箱內(nèi)5個(gè)測溫點(diǎn)的平均溫度為標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)節(jié)水泵將水流量設(shè)置為11 L/min。蒸發(fā)器入風(fēng)溫度為15℃。手動(dòng)調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)控制器,使EEV開度分別為15%、16%、17%、18%、20%,在各 EEV開度下運(yùn)行至終止溫度,并記錄數(shù)據(jù)。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù),通過Refprop9.0軟件,計(jì)算得到以下參數(shù):
水箱平均溫度:
蒸發(fā)溫度te:
壓縮機(jī)排氣焓值hdis:
冷凝器出口制冷劑焓值hc,out:
壓縮機(jī)吸氣過熱度tsh:
系統(tǒng)壓比pr:
系統(tǒng)制熱量Q:
系統(tǒng)COP(瞬時(shí)):
平均COPt:
式中:Wt為系統(tǒng)總耗電量,kW·h。
由圖2可知,隨著水箱內(nèi)水溫逐漸升高,在各EEV開度下,系統(tǒng)COP先上升后下降;在加熱前期(20~30℃),當(dāng)達(dá)到相同水箱平均溫度時(shí),EEV開度越大,系統(tǒng)COP越大;在加熱后期(45~55℃),EEV開度越大,系統(tǒng)COP越小。各EEV開度下系統(tǒng)COP趨勢線會(huì)在加熱過程中相互交叉。圖3為不同EEV開度下系統(tǒng)制熱量的變化趨勢。可以看出制熱量都是先增大后減小;在加熱前期(20~30℃)相同水箱平均溫度下,EEV開度越大,制熱量越大;加熱后期(45~55℃),EEV開度越大,制熱量越小。這一規(guī)律與系統(tǒng)COP變化規(guī)律相同。
圖2 不同EEV開度下系統(tǒng)COP的變化Fig.2 The tendency of COP at different EEV openings
圖3 不同EEV開度下系統(tǒng)制熱量的變化Fig.3 The tendency of heating capacity at different EEV openings
對(duì)于不同EEV開度,在加熱前期(20~30℃),EEV開度越大,制冷劑質(zhì)量流量越大,系統(tǒng)制熱量越大。由于EEV開度越大,蒸發(fā)壓力越高,壓縮機(jī)吸排氣壓比越小,壓縮機(jī)功耗越小。所以,在加熱前期,EEV開度越大,系統(tǒng)COP越大。
圖4 不同EEV開度下壓縮機(jī)吸氣過熱度的變化Fig.4 The tendency of superheated temperature at different EEV openings
圖5 不同EEV開度下制冷劑質(zhì)量流量的變化Fig.5 The tendency of mass flow at different EEV openings
圖6 不同EEV開度下壓縮機(jī)吸排氣壓比的變化Fig.6 The tendency of compressor pressure ratio at different EEV openings
由圖4可知,隨著加熱的進(jìn)行,對(duì)于較大的EEV開度(18% ~20%),水箱平均溫度達(dá)到30℃左右時(shí),壓縮機(jī)吸氣過熱度已達(dá)0 K,壓縮機(jī)開始吸氣帶液;而對(duì)于較小的EEV開度(15% ~17%),此時(shí)壓縮機(jī)吸氣還有一定的過熱度。同時(shí),對(duì)比圖5可以發(fā)現(xiàn),在壓縮機(jī)吸氣帶液一段時(shí)間后,制冷劑質(zhì)量流量逐漸下降。這是因?yàn)楫?dāng)冷凝器的水側(cè)溫度逐漸升高時(shí),冷凝壓力和蒸發(fā)壓力同時(shí)升高,但冷凝壓力增長幅度較大。蒸發(fā)壓力的上升導(dǎo)致了蒸發(fā)器中空氣與制冷劑的換熱溫差降低,壓縮機(jī)吸氣過熱度降低,甚至進(jìn)入兩相態(tài)。壓縮機(jī)吸氣帶液會(huì)影響其容積效率[9],使制冷劑質(zhì)量流量開始逐漸下降,系統(tǒng)制熱量在加熱后期下降。另外,壓縮機(jī)吸氣帶液也會(huì)影響其等熵壓縮效率[10],使壓縮機(jī)功耗增加。上述原因?qū)е铝嗽诩訜岷笃?45~55℃),達(dá)到相同水箱溫度時(shí),EEV開度越大,壓縮機(jī)吸氣帶液程度越大,系統(tǒng)COP越小。值得注意的是,壓縮機(jī)少量吸氣帶液(吸氣干度0.96~1),對(duì)系統(tǒng)性能有一定改善[11-12]。因此,各EEV開度下過熱度達(dá)到0 K的點(diǎn)與系統(tǒng)COP趨勢線交叉點(diǎn)雖然相近,但并非是重合的。
對(duì)于相同EEV開度,在開始加熱時(shí),壓縮機(jī)功耗會(huì)隨著壓縮機(jī)吸排氣壓比的增大而增大,但由于制冷劑質(zhì)量流量的變大,系統(tǒng)制熱量也逐漸變大,且幅度大于功耗的變化,系統(tǒng)COP逐漸上升;隨著加熱的進(jìn)行,壓縮機(jī)逐漸吸氣帶液,導(dǎo)致容積效率降低,質(zhì)量流量變小,同時(shí)吸氣帶液也會(huì)使壓縮機(jī)排氣溫度下降(即冷凝器進(jìn)口制冷劑溫度下降),使系統(tǒng)制熱量開始逐漸下降,下降點(diǎn)與壓縮機(jī)起始吸氣帶液點(diǎn)相對(duì)應(yīng),因此系統(tǒng)COP逐漸下降。所以,系統(tǒng)COP隨著水箱內(nèi)水溫逐漸升高而呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。
結(jié)合以上分析與圖2,提出以水箱平均溫度為控制對(duì)象調(diào)節(jié)EEV開度的控制方法(以下簡稱優(yōu)化1#),具體操作如下:在系統(tǒng)開機(jī)前將EEV開度調(diào)至20%,運(yùn)行至水箱平均溫度達(dá)到30℃時(shí),即處于圖2中EEV開度20%和18%的系統(tǒng)COP趨勢線交叉點(diǎn)時(shí),將EEV開度減小至18%并保持不變;待運(yùn)行至水箱平均溫度達(dá)到37℃時(shí),即處于圖2中EEV開度18%和17%的系統(tǒng)COP趨勢線交叉點(diǎn)時(shí),將EEV開度減小至17%并保持不變;以此類推,直到加熱到目標(biāo)水溫55℃。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示,可以看出,優(yōu)化1#的系統(tǒng)COP趨勢線不論在加熱前期還是在加熱后期,都高于最大EEV開度20%和最小EEV開度15%的系統(tǒng)COP趨勢線。表1是優(yōu)化1#與不同EEV開度的系統(tǒng)平均COP對(duì)比,可以看出,優(yōu)化1#對(duì)較大EEV開度(18% ~20%)的優(yōu)化效果明顯,最大優(yōu)化率為24.8%。
然而在實(shí)際運(yùn)行過程中,以水箱平均溫度為控制對(duì)象調(diào)節(jié)EEV的方法不具有普適性。根據(jù)2.1節(jié)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知,系統(tǒng)COP趨勢線交叉是由于此時(shí)較大EEV開度下,壓縮機(jī)吸氣帶液量較多造成的。因此,提出另一種優(yōu)化方法,即以壓縮機(jī)吸氣過熱度為控制對(duì)象調(diào)節(jié)EEV開度(以下簡稱優(yōu)化2#),具體操作如下:在系統(tǒng)開機(jī)前將EEV開度調(diào)至20%,運(yùn)行至壓縮機(jī)吸氣過熱度小于0.5 K,且持續(xù)5 min后,使壓縮機(jī)少量吸氣帶液,將EEV開度減小至18%并保持不變;待運(yùn)行至壓縮機(jī)吸氣過熱度再次小于0.5 K,且持續(xù)5 min后,將EEV開度減小至17%并保持不變;以此類推,直到加熱到目標(biāo)水溫55℃。
圖7 優(yōu)化1#與不同EEV開度時(shí)系統(tǒng)COP對(duì)比Fig.7 The comparison of COP between optimization#1 and different EEV openings
表1 優(yōu)化1#與各EEV開度下系統(tǒng)平均COP的對(duì)比Tab.1 The comparison of average COP of optimization#1 with that at each EEV opening
由圖8可知,優(yōu)化2#的系統(tǒng)COP與優(yōu)化1#的較為相近,最大相差4.2%,證明優(yōu)化2#方法可行,且優(yōu)化2#是以壓縮機(jī)過熱度為對(duì)象進(jìn)行控制,具有普適性。
通過改變實(shí)驗(yàn)工況,驗(yàn)證優(yōu)化2#同樣適用于其他工況。設(shè)置水流量8 L/min,初始水溫21℃,入風(fēng)溫度20℃,EEV開度從20%開始調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9所示,可以看出,優(yōu)化2#的系統(tǒng)COP趨勢線要高于最大EEV開度(20%)和最小EEV開度(13%)的趨勢線,且變化趨勢與圖8一致,證明優(yōu)化2#的方案可行且具有適用性。
圖8 優(yōu)化1#與優(yōu)化2#時(shí)系統(tǒng)COP對(duì)比Fig.8 The comparison of COP between cptimization#1 and optimization#2
圖9 優(yōu)化方法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Fig.9 The result of the confirmatory experiment
以空氣源熱泵熱水器系統(tǒng)為研究對(duì)象,通過改變EEV開度,研究EEV的調(diào)節(jié)方式對(duì)空氣源熱泵熱水器運(yùn)行性能的影響,得出以下結(jié)論:
1)對(duì)于相同EEV開度,隨著系統(tǒng)的運(yùn)行,系統(tǒng)制熱量和系統(tǒng)COP均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢;對(duì)于不同EEV開度,在加熱前期(20~30℃),當(dāng)達(dá)到相同水箱平均溫度時(shí),EEV開度越大,系統(tǒng)COP越大;在加熱后期(45~55℃),EEV開度越大,系統(tǒng)COP越小。
2)各EEV開度下系統(tǒng)COP趨勢線會(huì)在加熱過程中相互交叉,壓縮機(jī)少量吸氣帶液會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能有一定改善。所以,交叉點(diǎn)與各EEV開度下過熱度達(dá)到0 K的點(diǎn)雖然相近,但并非重合。
3)以水箱平均溫度為控制對(duì)象調(diào)節(jié)EEV的方法(優(yōu)化1#)對(duì)系統(tǒng)COP有顯著的優(yōu)化作用,最大優(yōu)化率為24.8%,但此方法不具有普適性。以壓縮機(jī)吸氣過熱度為控制對(duì)象調(diào)節(jié)EEV的方法(優(yōu)化2#)與優(yōu)化1#系統(tǒng)COP相比,最大相差4.2%,證明優(yōu)化2#同樣具有較好的優(yōu)化效果。
4)改變實(shí)驗(yàn)工況,通過數(shù)據(jù)驗(yàn)證了優(yōu)化2#同樣適用于其他工況,具有普適性,可以推廣使用。
本文提出的以壓縮機(jī)吸氣過熱度為控制對(duì)象調(diào)節(jié)EEV的優(yōu)化控制方法,主要是針對(duì)環(huán)境溫度較高的工況(環(huán)境溫度大于15℃),而對(duì)于低環(huán)境溫度工況,蒸發(fā)器結(jié)霜現(xiàn)象會(huì)影響到系統(tǒng)運(yùn)行性能和EEV調(diào)節(jié)特性。同時(shí),對(duì)于不同型號(hào)產(chǎn)品需要進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,找尋最佳控制間隔時(shí)間,這在今后的研究中需要重點(diǎn)關(guān)注。
本文受上海市動(dòng)力工程多相流動(dòng)與傳熱重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(13DZ2260900)項(xiàng)目資助。(The project was supported by the Key Laboratory of Multiphase Flow and Heat Transfer in Shanghai Power Engineering(No.13DZ2260900).)
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Effects of Control for Electronic Expansion Valve on Performance of Air-source Heat-pump Water Heater
Yu Zhongyang Tao Leren Yuan Chaoyang Wang Chao
(Institute of Refrigeration and Cryogenics Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai,200093,China)
TB61+1;TK124;TQ051.5
A
2017年1月15日
0253-4339(2017)05-0065-06
10.3969/j.issn.0253-4339.2017.05.065
陶樂仁,男,教授,上海理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院,制冷與低溫工程研究所,13916356948,E-mail:cryo307@usst.edu.cn。研究方向:低溫制冷系統(tǒng),低溫生物醫(yī)學(xué)技術(shù)。
About the corresponding authorTao Leren, male, professor, Institute of Refrigeration and Cryogenics, School of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, +86 13916356948, E-mall:cryo307@usst.edu.cn.Research fields:low temperature refrigeration system,cryobio-medical technology.