影響臭氧發(fā)生器的重要因素

臭氧發(fā)生器主要由供氣系統(tǒng)、供電電源和臭氧發(fā)生元件組成，合理選擇各部分參數(shù)，不同程度提高臭氧發(fā)生器的效率。

供氣系統(tǒng)

產(chǎn)生臭氧的主要原料是含有氧氣和其他惰性氣體的清潔空氣、氧氣和混合氣體。一般來說，臭氧的發(fā)生量增加到氧分壓的1/2乘方，因此當(dāng)其他條件相同時(shí)，以氧為原料產(chǎn)生的臭氧是以空氣為原料（20%氧）的兩倍。 由于制備氧氣需要增加設(shè)備和運(yùn)行成本，除使用高濃度臭氧的場(chǎng)合外，一般以空氣為氣源。

空氣源中的水蒸氣會(huì)降低氣體介質(zhì)的介電強(qiáng)度，促進(jìn)電弧的形成，部分能量會(huì)被水蒸氣電離消耗，導(dǎo)致臭氧產(chǎn)量降低；水的存在也會(huì)導(dǎo)致氮氧化物產(chǎn)生氮的衍生物，形成污垢，阻礙設(shè)備的正常運(yùn)行，影響水處理的質(zhì)量！

空氣中的灰塵顆粒一般都有電荷，會(huì)促進(jìn)電弧的形成，這不利于臭氧的生產(chǎn)；

圖1顯示了空氣露點(diǎn)對(duì)臭氧產(chǎn)量的影響曲線。從圖中可以看出，供氣的干燥程度對(duì)臭氧產(chǎn)量有很大的影響，尤其是當(dāng)空氣露點(diǎn)變化超過30時(shí)。因此，在氣源進(jìn)入臭氧發(fā)生器之前，通常需要進(jìn)行干燥和凈化，即空氣預(yù)處理，以使臭氧發(fā)生器高效運(yùn)行。

臭氧發(fā)生單位

如圖2所示，無聲放電臭氧發(fā)生單元的基本原理

當(dāng)一對(duì)電極間隔為介質(zhì)電體（通常為玻璃）和氣隙（通常為含氧氣體）時(shí)，當(dāng)交流高壓電源的電壓達(dá)到無聲放電所需的電壓時(shí)，氣隙中會(huì)發(fā)生大量微電柱無聲放電。放電產(chǎn)生的高能電子會(huì)轟擊含氧氣體的氧分子，使其分解成氧原子，氧原子與氧分子和氣體中的任何氣體分子反應(yīng)產(chǎn)生臭氧。同時(shí)，原子氧和電子也與臭氧反應(yīng)產(chǎn)生氧氣。因此凈臭氧產(chǎn)量或出口產(chǎn)氣是產(chǎn)生和分解臭氧的所有反應(yīng)的總和。

在放電氣隙中，無聲放電產(chǎn)生的臭氧是電能在電暈中消散的結(jié)果。因此，在一定條件下，放電氣隙中的無聲放電功率可以合理地反映臭氧產(chǎn)量。

放電室內(nèi)電暈放電的功率方程可表示為：

=4CdVsf[V0-（Cd Cg）Vs/Cd]（1）

式中：P-電暈元件放電功率，W；

      Cd-介電體電容，F(xiàn)；

      Cg-放電間隙電容，F(xiàn)；

      Vo-加上驅(qū)動(dòng)電壓(峰值)，V；

     Vs-間隙間的電暈起始電壓(峰值)，V；

      f-增加驅(qū)動(dòng)電壓頻率，Hz。

    介電體和放電間隙的電容計(jì)算公式為：

C=2πεrεol /㏑(D2/D1)（2）

 式中，εr相對(duì)介電常數(shù)為介質(zhì)，εo絕對(duì)介電常數(shù)，l有效放電室的放電長度，D2、D1分別為內(nèi)徑和外徑。

    從公式(1)和(2)可以看出，放電氣隙中的無聲放電功率明顯與介質(zhì)電容、工作電源電壓峰值和工作電源頻率成正比。因此，可以從以下幾個(gè)方面入手:

(1)高頻運(yùn)行；

(2)介電材料較薄，介電常數(shù)高；

(3)在高峰驅(qū)動(dòng)電壓下運(yùn)行；

(4)放電間隙較窄。

    然而，在實(shí)踐中，介電體的厚度往往取決于結(jié)構(gòu)形式、材料（無缺陷）和介電強(qiáng)度；峰值電壓會(huì)加速介質(zhì)老化。因此，為了延長介質(zhì)體的使用壽命，應(yīng)盡可能降低電壓峰值；對(duì)于介電體的某些冷卻系統(tǒng)，如果功率密度過高，會(huì)增加介電體的熱值，加速自身老化；此外，過大的功率密度會(huì)導(dǎo)致氣體溫度升高，這不利于臭氧的產(chǎn)生。為了提高臭氧發(fā)生器的效率，應(yīng)綜合考慮逆變高壓電源、冷卻系統(tǒng)效率、介電體可靠性等因素。因此，為了提高臭氧發(fā)生器的效率，應(yīng)綜合考慮逆變高壓電源、冷卻系統(tǒng)效率、介質(zhì)可靠性等因素。一般工程中使用的電壓為幾千到幾千伏。因此，目前臭氧發(fā)生器產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)是朝著介電性能較好、介電體較薄、電暈間隙較窄、運(yùn)行頻率較高的方向發(fā)展。

    在選擇臭氧發(fā)生器的高壓電極材料時(shí)，除了金屬的氧化和腐蝕外，沒有其他特殊要求。常用的高壓電極材料主要有鋁、銅、不銹鋼、石墨等。介電體(即臭氧發(fā)生元件中的介電介質(zhì))一般采用玻璃或陶瓷，有的采用搪瓷，厚度約為0.5～3mm在選擇范圍內(nèi)，不僅要考慮其電氣絕緣強(qiáng)度，還要考慮耐熱性、可加工性和機(jī)械強(qiáng)度。理想的電介質(zhì)應(yīng)具有良好的絕緣和導(dǎo)熱性。為了提高電暈功率，一般選用介電常數(shù)高、耐老化性好、易加工的材料。這些材料包括玻璃、陶瓷和樹脂。玻璃介電常數(shù)低，性價(jià)比優(yōu)越；陶瓷介電常數(shù)高，耐腐蝕性強(qiáng)；樹脂介電常數(shù)高，韌性好。目前，傳統(tǒng)材料玻璃在工業(yè)上使用較多的介電材料。

高壓電源

    高壓電源的研究表明，電源頻率是影響臭氧發(fā)生器效率的一個(gè)非常重要的因素。目前，大多數(shù)臭氧發(fā)生器使用50/60Hz也有中頻(100)~800Hz)或高頻(大于1kHz)運(yùn)行。研究結(jié)果還表明，與正弦波供電相比，采用高頻快速上升邊緣的方波或脈沖波的高壓電源可以達(dá)到更好的臭氧合成效果。

  瓷介質(zhì)具有較高的電氣強(qiáng)度、較大的介電常數(shù)值和較強(qiáng)的耐腐蝕性。近年來，考慮到搪瓷的制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，國際上提出使用陶瓷介質(zhì)作為放電室的介電體。我們提出使用搪瓷材料作為放電室的介電體，制作不同尺寸的單管搪瓷介電體臭氧發(fā)生器試驗(yàn)產(chǎn)品，并對(duì)與玻璃介電體發(fā)生器進(jìn)行比較試驗(yàn)，通過改過改進(jìn)放電室的介電材料和結(jié)構(gòu)來提高臭氧發(fā)生器的效率。