CN1534264A

CN1534264A - 可控脉冲电渗干燥多孔材料的方法及其装置

Info

Publication number: CN1534264A
Application number: CNA031212719A
Authority: CN
Inventors: 韩静涛; 皮华春
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2004-10-06

Abstract

可控脉冲电渗干燥多孔材料的方法，该方法是首先由湿度监测器反映出湿度，由控制器计算出所需湿度变化，然后在电渗的电极间加以电脉冲，在电脉冲中的零脉冲t₃时段监测电极对的电势差ΔV_p，最后基于ΔV_p及从一个测量周期到另一测量周期的ΔV_p变化改变零脉冲持续时间t₃或是改变整个脉冲周期T_p从而达到可控干燥的目的。该装置包括带脉冲发生器的电源、控制器、电压监测器、湿度监测器、阴阳电极和导线等。

Description

可控脉冲电渗干燥多孔材料的方法及其装置

本发明涉及可控脉冲电渗干燥多孔材料的方法及其装置。

许多结构材料特别是建筑材料如混凝土、石膏、砖、岩石等以及大量的绝缘材料内都有许多毛细管。由于毛细管的存在，当它们处于潮湿的土壤等湿润的环境下时这些多孔材料往往容易渗水；长期处于湿润状态潜在地恶化了多孔材料的性能。已有的干燥多孔材料的方法有两种：一种是通过加热通风来干燥多孔材料，另一种就是通过电渗法干燥多孔材料。加热通风法干燥多孔材料不仅干燥速度慢，耗能大而且加热时可能会使多孔材料翘曲或开裂。电渗法干燥在理论上已经成熟，然而在实际应用中却有明显的缺点：传统的电渗干燥系统采用的是直流电压，当该系统应用一段时间后由于电极极化在阴极电极上会形成一层很大电阻的薄膜，同时阳极也处于高度电腐蚀状态，这就使得该系统的电性能降低进而使系统的干燥效率下降；传统的电渗法干燥多孔材料未涉及干燥程度。

本发明的目的是研制一种可控脉冲电渗干燥多孔材料的方法及其装置，该方法能实现干燥速度快，耗能低的目的，采用可控脉冲电压能解决电极极化带来的问题，使电渗干燥系统应用一段时间后在阴极电极上不产生大电阻薄膜，降低阳极腐蚀程度，提高干燥系统的干燥效率。本发明的装置能够控制电渗法干燥多孔材料的干燥程度。

为了达到上述目的，本发明采用的解决方案结合图1和图2作出具体说明。图1是本发明装置图的总体结构示意图，图2是本发明所采用的脉冲电压波形示意图。图1中包含了两个电极对A₁，C₁，A₂，C₂；A₁，A₂是嵌入多孔材料中的阳极，C₁，C₂是埋入地下的阴极。两电极对通过导线L₁，L₂，L₃，L₄分别连到电源的输出端，电源包括了一个能产所需脉冲的脉冲发生器。同时两电极对通过导线M₁，M₂，M₃，M₄分别连到一监测器上，监测器通过一个控制器与电源相连。该监测器包括了一个电压监测器和一个湿度监测器，湿度监测器与阳极相连。电源通过脉冲发生器分别给两对电极提供一个脉冲电压，该脉冲电压的波形图如图2。在一个周期内，先输出一正脉冲，大小为+V_s(36V)，持续时间为t₁；紧接着输出一负脉冲，大小为-V_s(-36V)，持续时间为t₂；最后阶段输出一个零电压脉冲，持续时间为t₃；t₂小于t₁，电渗开始阶段t₃远小于t₂，最好是不超过20ms；整个脉冲周期为T_p。湿度监测器首先监测到材料的湿度超过一定值时激发控制器，控制器计算出所需的湿度变化，根据该变化值在一个预先设定的测量周期下由控制器激活电压监测器，该预设周期为脉冲周期的倍数。当脉冲波的零脉冲t₃开始时，控制器触发电压监测器测量两电极对阴阳极间的电势差。因为此时在阴阳极之间没有工作电压，电压监测器通过测出的阴阳极间的电势差ΔV_p能监测出电极的极化状态，ΔV_p1指A₁，C₁间的电势差，ΔV_p2指A₂，C₂间的电势差。根据ΔV_p和ΔV_p的变化值，控制器向脉冲发生器给出一个控制值用以改变脉冲零电压阶段的持续时间t₃和脉冲周期时间T_p，该控制值与ΔV_p/ΔV_s比值有关。ΔV_p增大，t₃或T_p也增大；ΔV_p不变或减小时，t₃或T_p不变。最开始，脉冲周期T_p预设定在1～4s间，t₃小于20ms(10～20ms间最好)；随着阴阳极间的电势差ΔV_p的变化，可调的T_p可增大到40s。通过控制调节t₃(增大t₃，ΔV_p减小)或T_p，可以使电极完全退极，退极后ΔV_p始终只保持一个很小的工作电压V₃。电渗干燥过程中，当多孔材料的相对湿度下降到给定标准时，该方法通过调节t₃或T_p能保证多孔材料内部水分中的阳离子停止移动进而干燥过程结束。这时控制器将电源置于一个维护期，该阶段电流低，脉冲电压周期为开始的5～10倍，t₃为1～8s。如果该方法用于干燥大型建筑，维护期可更长，测量控制电极极化状态的周期也可能达到一天或是更长的时间。在有两个电极对时，控制器能够控制两个测量周期；电压监测器在同步脉冲下工作，只是两脉冲的t₃不同。利用时分复用的方法可以只需要一个电压监测器就能测量出两对电极间的ΔV_p1和ΔV_p2。控制器在第一个测量周期里激活监电压器去测量第一对电极A₁，C₁并在接着的测量周期里激活电压监测器去测量第二对电极A₂，C₂，这样在不同的测量周期里电压监测器监测出ΔV_p1和ΔV_p2，这两个值在测量时间上可能很近。测量周期可以通过脉冲发生器改变脉冲周期来调节。控制器控制部分包括控制测量周期和电源功率。

本发明能用于干燥任何的多孔材料，包括混凝土、各种建筑用砖、各类岩石、矿石、土壤以及许多人工材料。另外在电渗过程中本发明装置中阴阳极间有电容(图1中的L_c1和L_c2)。

Claims

1.可控直流脉冲电渗干燥多孔结构材料的方法，该方法用到一对或多对电极对，每对电极对包括一个多孔结构材料中的阳极和和植入土壤中的阴极，阴阳极分别连到一个能产生周期脉冲的直流电源上。每个脉冲周期为T_p，先是一个正脉冲，大小为V_s，持续时间是t₁；接着是一个负脉冲，大小也为V_s，持续时间是t₂，t₂小于t₁；最后是一个零脉冲，持续时间是t₃，最开始时远小于t₁或t₂。该方法的特征在于当多孔材料的湿度超过一定程度时，干燥开始，通过测得阴阳极间的电势差ΔV_p，依据ΔV_p/ΔV_s的比值调节零脉冲持续时间t₃或脉冲周期T_p。在一个预设定的测量周期下不断重复测量ΔV_p；当从一个测量周期到另一个测量周期测得ΔV_p增大，则增大t₃或T_p，否则t₃或T_p保持不变。当材料的湿度下降到设定标准时，t₃或T_p增大到足以使材料内的阳离子停止运输水分，此时干燥过程停止，脉冲不变进入维护期。

2.根据权利要求1中可控直流脉冲电渗干燥多孔结构材料的方法，其特征在于正负脉冲的大小为36V。

3.根据权利要求1中可控直流脉冲电渗干燥多孔结构材料的方法，其特征在于正脉冲持续时间t₁为负脉冲持续时间t₂的5～10倍。

4.根据权利要求1中可控直流脉冲电渗干燥多孔结构材料的方法，其特征在于脉冲周期时间T_p可调范围为1～40s。

5.根据权利要求1中可控直流脉冲电渗干燥多孔结构材料的方法，其特征在于脉冲维护期脉冲周期T_p和零脉冲持续时间t₃为起始时的5～10倍。

6.根据权利要求1中可控直流脉冲电渗干燥多孔结构材料的方法，其特征在于电压监测器测量周期为一个脉冲周期到几天。

7.根据权利要求1到8，当应用多对电极时，该方法的特征在于用每个电极对的脉冲波形由通过时分复用法在同一测量周期内测得的电势差ΔV_p调节。

8.根据权利要求1中可控直流脉冲电渗干燥多孔结构材料的方法，其特征在于控制器分别与电源、监测器和湿度计相连。

9.可控直流脉冲电渗干燥多孔结构材料的装置，其特征在于电极分别连到监测器上，电压监测器和湿度监测器分别与控制器相连，控制器与电源相连。