CN1298195C - 智能型电极加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能型电极加热技术，属于电加热技术领域。该电极加热技术的特点是根据被加热物体的导电性随溶液温度、溶液浓度的变化而变化的特点，通过所设置的功率自动调整控制电路，对加热电极两端的电参数(或电极之间的距离，或电极的有效面积，或电极之间的介质)进行自动调节，即实现对电功率的自动调整，以达到最佳的加热效果。

Description

智能型电极加热方法

                    一、技术领域

本发明属于电加热技术领域。

                    二、背景技术

传统的加热方法通常是通过对流、辐射、传导等三种方式，对被加热物体进行热能传递，来达到加热的目的。这种加热方法在进行热能传递的同时，也对周围环境进行热能传递，受热后的被加热物体也要对周围的环境进行热能传递，且被加热的物体表面受热到内部受热需要一定的时间，时间越长，热能的损失就越大，热效率也就越低。因此，传统的加热方式是一种低效率的加热方法。电极加热方法是近几年发展起来的一种新的加热方法。该方法是将单相或三相电源的电极直接插入被加热的液体中，直接对液体进行加热，这种加热方法相对于传统的加热方法而言，具有加热方法简单、加热速度快、效率高等诸多优点，但在实践使用过程中，存在着以下的缺点：1).被加热物体的导电性能随温度、溶液浓度的变化而变化，如溶剂和溶质加热后，溶液浓度发生变化，引起导电性能的变化，会造成安全隐患的问题；2).电极材料在溶液加热过程中的电化学反应，不仅影响电极的寿命，同时对被加热溶液有腐蚀作用。由于上述问题得不到解决，故电极加热技术在很大程度上就失去了它的实用价值。

                    三、发明内容

本发明的目的是旨在克服上述缺点，提供一种智能型的电极加热技术。

本发明的要点是：根据被加热物体的导电性随溶液温度、溶液浓度的变化而变化的特点，通过所设置的功率自动调整控制电路，对电极两端的电参数(或电极之间的距离，或电极的有效面积，或电极之间的介质)进行自动调节，达到对电功率的自动调整，以达到最佳的加热效果，并杜绝加热过程中由于溶剂和溶质发生变化而引起导电性能发生变化而对安全造成隐患的问题；与此同时，通过改进加热电极的材质，以防止加热过程中电极自身发生电化学反应的问题。

经过上述设计后的本发明，与现有技术相比具有以下优点：

1、实用范围广，可应用于工业、农业、国防、民用生活中的各个领域中对各种液体和固体的加热；

2、热效率高、节能效果显著；在塑料容器中，采用智能型电极加热技术对1公斤的相同溶液加热至100℃所消耗的电能仅为普通电能加热装置所消耗电能的二分之一；

3、在加热过程中，热贯性小，可实现高精度的温度控制；

4、具有断液自动停止加热功能。

                        四、附图说明

图1是本发明的结构示意图

其中，①、②是加热电极，③是加热容器，④是电流互感器，⑤是双向可控硅，⑥是功率自动调整控制电路。

图2是本发明的工作流程图

图3是本发明的功率自动调整控制电路图

                       五、具体实施方式

智能型的电极加热技术是一种根据被加热物体的导电性随溶液温度、溶液浓度的变化而变化的特点，通过所设置的功率自动调整控制电路，对加热电极两端的电参数(或电极之间的距离，或电极的有效面积，或电极之间的介质)进行自动调节，达到对电功率进行自动调整的目的，以达到最佳加热效果的电极加热新技术。它包括加热电极、加热容器和功率自动调整控制电路三大部分。加热电极①、②置入加热容器③内，被加热的液体直接盛入加热容器内，由功率自动调整控制电路进行自动控制，对其进行直接加热。

功率自动调整控制电路包括有常通使用的可控执行电路、信号取样电路、整流滤波电路、正向放大电路、驱动电路，同时，还设置有n个电压比较器、(n-1)个方波发生器、反相器、(n-1)个触发器和(n+1)个与门和n个异或门电路。

为了解决电极在加热过程发生电化学反应，选用铂、石墨、碳作为电极材料；或通过提高电极两端的交流电的频率，来避免电极材料在加热过程中发生电化学反应。

为便于进一步理解本发明，以下结合附图对本发明的工作原理和工作过程进行详细说明：

采用智能型的电极加热技术对液体进行加热时，先将被加热的液体盛放入加热容器③内，然后接通电源。此时，I_L为通过加热电极a、b和电流互感器B₁原边的电流。U_cd与I_L成正比，经D₁-D₄整流，C₂、C₃、C₄、R₂滤波得到U_A；R₅、R₆、R₇、IC₂组成电压比较器，当U_A小于通道1电压比较器的阀值电压，U_c输出为低电平，经反向器IC₅，U_c为高电平。交流电经B₂变压，再经D₅-D₈整流，由R₃、R₄、IC₁组成的同向放大器放大得到过零同步控制信号U_B，U_e和U_B通过IC₁₁逻辑“与”输出，经R₈、BG₁驱动控制双向可控硅T按交流电的变化规律导通。

当R_ab变小引起I_L增大，使U_cd增高，U_A增高。当通道1的电压比较器的阀值电压小于U_A，且U_A小于通道2电压比较器的阀值电压，U_c为高电平。由R₁₂、R₁₃、R₁₄、IC₃组成的电压比较器，U_D输出为低电平，U_c为高电平。U_D、U_C经IC₆逻辑“异或”输出U_g。SH₁是频率可改变、占空比可调的方波发生器，输出方波信号送至D触发器IC₉的D输入端，D触发器按过零同步交流信号的节拍工作，得到U₁过零同步方波信号，U₁和U_g经IC₁₂逻辑“与”经R₉、BG₂驱动控制T导通交流电的若干周期，使得电极两端的电压U_ab的有效值下降，达到抑制电流I_L上升的目的。当通道2的电压比较器的阀值电压小于U_A，且U_A又小于通道3电压比较器的阀值电压，工作原理与前相同。由于SH₂方波发生器的频率和占空比与SH₁不同，因此，通过T的交流电周期数也不同，该电路是使通道n实现的通过T的交流电周期数，大于通道(n+1)实现的通过T的交流电周期数。以此类推，即能达到加热过程中电功率自动调整的目的。

Claims (3)

1、一种智能型电极加热方法，其特征是：该电极加热方法是根据被加热物体的导电性随溶液温度、溶液浓度的变化而变化的特点，通过所设置的功率自动调整控制电路，对加热电极两端的电参数进行自动调节，以达到对电功率的自动调整。

2、根据权利要求1所述的一种智能型电极加热方法，其特征是：所述的电加热电极的材质是采用铂、石墨、碳作为电极材料，或通过提高电极两端的交流电的频率，来避免电极材料在加热过程中发生电化学反应。

3、根据权利要求1所述的一种智能型电极加热方法，其特征是：所述的电参数是加热电极两端的电压或电流或电阻或交流电通断频率。