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臭氧发生器原理
编辑:广州市康同环保科技有限公司   发布时间:2016-12-21

臭氧发生器是用于制取臭氧气体(O3)的装置。臭氧易于分解无法储存,需现场制取现场使用(特殊的情况下可进行短时间的储存),所以凡是能用到臭氧的场所均需使用臭氧发生器。臭氧发生器在饮用水,污水,工业氧化,食品加工和保鲜,医药合成,空间灭菌等领域广泛应用。 臭氧发生器产生的臭氧气体可以直接利用,也可以通过混合装置和液体混合参与反应。


臭氧发生器原理

获得方法

利用高压电离(或化学、光化学反应),使空气中的部分氧气分解聚合为臭氧,是氧的同素异形转变过程;亦可利用电解水法获得。臭氧的不稳定性使其很难实现瓶装贮存 ,一般只能利用臭氧发生器现场生产,随产随用。 臭氧发生器的分类 按臭氧产生的方式划分,臭氧发生器主要有三种:一是高压放电式,二是紫外线照射式,三是电解式。

电路

臭氧发生器电路由三极管VT1、VT2与电感线圈L1一13、脉冲变压器T、限流电阻器R1、充电电容器C3,双向触发二极管叨5等组成推挽振荡电路;滤波电感线圈L0,整流二极管VD1与滤波电容器C1、C2等组成半波整流滤波电路。 接通电源,交流220V电压经LO滤波,VD1整流后,在C1两端产生十280V左右的电压,供给推挽振荡电路。 在开机瞬间,VT1导通。由于C3的充电作用,双向触发二极管VD5截止。当C3两端的充电电压升至32V时,VD5被触发而导通,使VT2导通。在VT2导通期间,C3逐渐放电,又使VT2截止。VTl导通后,在脉冲变压器T的作用下,L1、L2上产生正反馈电压,此电压分别加至VTl和VT2的基极,使VTl和VT2交替导通与截止(即VTl导通时,VT2截止;VT2导通时,VTl截止),推挽振荡电路振荡工作。 推挽振荡电路工作后,在脉冲变压器T的二次侧绕组L6上产生脉冲高压,使臭氧发生片VG工作,产生臭氧。

同时,发光二极管VD7也点亮工作。 元器件选择 VTl、VT2选用2SC2653或BU406型硅NPN高反压三极管。要求电流放大系数β>100。 VDl一VD4、VD6选用1 N4007型整流二极管;VD5选用DB3型双向触发二极管。 R1一R6全部选用RJ一1/8W型金属膜电阻器。 L0为5mH的磁心电感线圈,可用Φ0.25mm的漆包线在骨架上绕210匝;L1一璐用Φ0.2mm的单心塑铜线在同一磁环上绕制而成,其中L1、L2分别绕3匝,L3绕9匝。脉冲变压器T可使用14in(英寸)黑白电视机行输出变压器改制,改制时用高压包作为L6,在低压包骨架上用Φ0.45mm的漆包线绕168匝作为L4,用Φ0.23mm的漆包线绕4匝作为L5(在最外层绕制)。 臭氧发生片VG选用Z二10或Z一15、Z一20等型号。 制作与调试 除臭氧发生片VG外所有电子元器件安装在一块自制的印制电路板上,并将其装人大小合适的塑料或木制盒内。在盒面开孔固定发光二极管VD7,接上臭氧发生片VG,只要元器件良好、接线无误,通电即能正常工作。

发生器与放电管

臭氧系统的核心技术和设备是发生器中的放电管,直接影响设备的运行效率和可靠性。臭氧发生器采用微间隙介质阻挡放电设计,不仅大大提高了运行的效率,而且增加了系统连续运行的安全可靠性。设备的技术参数已经达到国际先进水平。

由于采用微间隙放电技术,使系统运行电压降低为6-8 kV,远低于玻璃管绝缘介质的耐压水平,有效地避免了介质击穿短路故障的发生,提高了运行可靠性。

臭氧发生器放电单元所采用的模块化设计方法,使设备的安装,检修和维护工作更加容易。在保证进气气源质量的条件下,臭氧发生器放电单元连续运行的免维护时间可以长达5年。

高频高压电源

与传统的臭氧中频 (<1kHz) 电源不同,高频高压臭氧系统采用3-6kHz的高频电源技术,结合微放电间隙设计可以有效提高臭氧生成的效率,减小发生器的体积和占地空间,从而减少土建设计及投资费用。逆变电源系统采用成熟的高频电源技术,现场长期运行证明可以保证系统长期运行的稳定性。高频输出经升压系统后产生正弦波高电压,经电缆与发生器相连,在高频高压的作用下,放电间隙产生冷态等离子体放电生成臭氧。

冷却系统

虽然现代臭氧发生器的效率与传统产品相比已经明显提高,但有90%左右的电能不是用来生成臭氧而是转变成热量,如果这部分热量得不到有效的散失,臭氧发生器放电间隙的温度会持续升高甚至超过设计的运行温度。高温不利于臭氧的产生但利于臭氧的分解,导致臭氧产量和浓度下降。我们设计单循环冷却水单元;当冷却水温度超过系统设计温度或水量不足时,系统会自动发出报警信号。

参数

臭氧浓度

臭氧为混合气体其浓度通常按质量比和体积比来表示。质量比是指单位体积内混合气体中含有多少质量的臭氧,常用单位mg/L、mg/m3或g/m3等表示。体积比是指单位体积内臭氧所占的体积含量或百分比含量,使用百分比表示如2%、5%、12%等。卫生行业常用ppm表示臭氧浓度,即每立方臭氧混合气体中臭氧占该体积的百万分之一为1ppm。臭氧浓度是衡量臭氧发生器技术含量和性能的重要指标。同等的工况条件下臭氧输出浓度越高其品质度就越高。

影响臭氧浓度的主要因素有

1、臭氧发生器的结构和加工精度;

2、冷却方式和条件;

3、驱动电压和驱动频率;

4、介电体材料;

5、原料气体中氧的含量及洁净和干燥度。

6、发生器电源系统的效率(效率高,热量转化少。);

臭氧是一种氧化性极强的不稳定气体,臭氧输出浓度受多种因素的影响,其中腔体温度是极重要的因素之一;臭氧在30度左右时会在1分钟内衰减一半。在 40~50℃ 时衰减达到80%。超过60℃臭氧会马上分解。

臭氧产量是指臭氧发生器单位时间内臭氧的产出量;臭氧浓度数值与进入臭氧发生器总气量数值的乘积即为臭氧产量;通常使用mg/h,g/h,kg/h这些单位表示。臭氧发生器标准中规定臭氧发生器规格型号使用臭氧产量表示和区分。小型臭氧发生器使用g/h为单位,大型臭氧发生器使用kg/h为单位区分规格的大小。

2011年国家出台了最新的国家标准,第一次规范了臭氧在不同用途中的浓度。


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