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，因此當其他條件相同時，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備和運行成本，除使用高濃度臭氧的場合外，一般以空氣為氣源。

空氣源中的水蒸氣會降低氣體介質的介電強度，促進電弧的形成，部分能量會被水蒸氣電離消耗，導致臭氧產(chǎn)量降低；水的存在也會導致氮氧化物產(chǎn)生氮的衍生物，形成污垢，阻礙設備的正常運行，影響水處理的質量！

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

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

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

當一對電極間隔為介質電體（通常為玻璃）和氣隙（通常為含氧氣體）時，當交流高壓電源的電壓達到無聲放電所需的電壓時，氣隙中會發(fā)生大量微電柱無聲放電。放電產(chǎn)生的高能電子會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產(chǎn)生臭氧。同時，原子氧和電子也與臭氧反應產(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-加上驅動電壓(峰值)，V；

     Vs-間隙間的電暈起始電壓(峰值)，V；

      f-增加驅動電壓頻率，Hz。

    介電體和放電間隙的電容計算公式為：

C=2πεrεol /㏑(D2/D1)（2）

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

    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，可以從以下幾個方面入手:

(1)高頻運行；

(2)介電材料較薄，介電常數(shù)高；

(3)在高峰驅動電壓下運行；

(4)放電間隙較窄。

    然而，在實踐中，介電體的厚度往往取決于結構形式、材料（無缺陷）和介電強度；峰值電壓會加速介質老化。因此，為了延長介質體的使用壽命，應盡可能降低電壓峰值；對于介電體的某些冷卻系統(tǒng)，如果功率密度過高，會增加介電體的熱值，加速自身老化；此外，過大的功率密度會導致氣體溫度升高，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，應綜合考慮逆變高壓電源、冷卻系統(tǒng)效率、介質可靠性等因素。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)展趨勢是朝著介電性能較好、介電體較薄、電暈間隙較窄、運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，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)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，不僅要考慮其電氣絕緣強度，還要考慮耐熱性、可加工性和機械強度。理想的電介質應具有良好的絕緣和導熱性。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，性價比優(yōu)越；陶瓷介電常數(shù)高，耐腐蝕性強；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)運行。研究結果還表明，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到更好的臭氧合成效果。

  瓷介質具有較高的電氣強度、較大的介電常數(shù)值和較強的耐腐蝕性。近年來，考慮到搪瓷的制造工藝相對簡單，國際上提出使用陶瓷介質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)生器試驗產(chǎn)品，并對與玻璃介電體發(fā)生器進行比較試驗，通過改過改進放電室的介電材料和結構來提高臭氧發(fā)生器的效率。