大型高频臭氧发生器的冷却特性分析
- 格式:pdf
- 大小:303.09 KB
- 文档页数:3
高压臭氧发生器工作原理高压臭氧发生器是一种利用电场分解氧气产生臭氧的装置。
它的工作原理可以简单地用以下几个步骤来概括:第一步,通过压缩机将空气进行压缩,使其达到高压状态。
这一步可以增加氧气的浓度和压力,为后续的发生器提供足够的原料。
第二步,将经过压缩的氧气通过冷却系统进行冷却。
冷却的目的是降低氧气的温度,以保证后续放电产生的臭氧不会因温度过高而降解。
冷却后的氧气进入臭氧发生器的电场区域。
第三步,电场区域是高压臭氧发生器最核心的部分。
在电场区域内,设有两组电极,正极和负极。
当高压电源连接到两组电极上时,产生的电场会使空气中的氧气被分解成两部分:正极吸收电子,形成O2+;负极失去电子,形成O2-。
这样形成的带电氧气在电场力作用下相互碰撞,并进一步发生臭氧分子形成反应:2O2+ -> O3 + O。
第四步,经过电场区域后,含有臭氧和单质氧的气体进入降压装置,通过减压操作将其压力恢复到大气压力,并进一步净化去除其中的杂质。
最后一步,通过调节系统中的操作参数,如电场强度、空气流速等,可以控制高压臭氧发生器产生的臭氧浓度和产量。
在合适的条件下,高压臭氧发生器可以达到千克甚至更高的臭氧产量。
高压臭氧发生器的工作原理给我们很多启示。
首先,冷却系统的设计可以提供稳定的工作温度,保证臭氧的生成效率。
其次,电场区域的设计可以提高臭氧的产量和纯度,影响系统整体的性能。
最后,参数的调节和优化可以满足不同的需求,确保高压臭氧发生器的安全可靠运行。
通过理解高压臭氧发生器的工作原理,我们可以更好地应用于实际生产和生活中的臭氧应用。
同时,也能够更深入地研究臭氧的特性和化学反应,为环境治理等领域提供更有效的解决方案。
BGF—80g臭氧发生器说明书北京北理国科臭氧应用技术有限公司研制BGF—80g臭氧发生器说明书臭氧特性与主要功能臭氧(O3)由三个氧原子组成,它是氧(O2)的同素异形体,具有特殊的腥臭味,通常以稀薄的状态混合于大气中。
臭氧的主要特性是它有很强的氧化力,其氧化还原电位仅次于(F2)。
所以臭氧具有如下主要功能。
1、杀菌、消毒在一定的臭氧浓度条件下,它于细菌、病毒等微生物产生生物化学反应,从而破坏细菌的新陈代谢和繁殖过程,造成死亡,达到消毒的效果。
2、食品保鲜由于臭氧的强氧化性,不仅可以驱除和杀灭食品表面的微生物,达到防霉、防腐效果,同时,臭氧还可以有效的分解果蔬代谢物,减缓果蔬贮存过程中的代谢速度,延长它的贮存保鲜期。
3、农药降解臭氧快速与有机毒物(例如农药等)发生降解反应,生成二氧化碳和水的最终反应产物。
因此,可以迅速清除果蔬表面附着的残留农药和化肥等有害物质。
4、污水处理臭氧发生器工作原理本产品采用新型的缝隙放电陶瓷片为臭氧发生器件,它在高频高压电源的驱动下,进行电晕放电,形成低温等离子体,使通过缝隙的氧气发生反应,生成臭氧化气体。
本机采用纯氧气源(≥95%)通过缝隙放电陶瓷片产生臭氧,同时采用水冷方式,将臭氧发生器在电晕放电过程中产生的大量热量,有效地传导出去,避免陶瓷片的剧烈升温,保证臭氧产量的稳定性。
整机额定臭氧产量为80g/h,由四组臭氧发生器汇合达到额定值,每组臭氧发生器额定臭氧产量为20g/h,它们多有独立的电源开关、氧气调节、定时工作控制、过热保护开关,60℃以上自动断开电源等功能。
整机有一个统一的冷却水系统。
本机具有工作稳定、效率高、操作条件方便等特点。
工作流程图如下:技术参数名称:BGF-80型臭氧发生器输入电压:AC220V ±10%, 50Hz最大消耗功率:≤2KW供气源:氧气(≥95%)臭氧产量:氧气流量30L/min时,臭氧产量≥80g/h环境温度:常温环境湿度:≤90%外形尺寸:1700*600*550设备安装1、设备尽量放置于干燥,通风良好,清洁的位置,就位后锁住四个小轮。
臭氧具有杀菌消毒、脱色、消除臭味、保障食品药品安全等重要作用,可有效促进生产、提高我们的生活质量。
来源稳定的臭氧要通过臭氧发生器才能产生。
按照冷却方式的不同,臭氧发生器可分为多种,水冷臭氧发生器是其中之一。
大型臭氧发生器的臭氧发生量较大,一般为大型臭氧发生器,这种发生器多用水进行冷却。
臭氧发生器在产生臭氧的过程中,会产生热量,使机器内部的温度升高。
而较高的温度会分解臭氧,促使臭氧还原成氧气,降低臭氧的发生量。
所以,在生成臭氧的过程中,必须对臭氧发生器进行冷却,才能稳定并提高臭氧的发生量。
臭氧发生器的冷却方式包括风冷、水冷、油冷。
工业臭氧设备多为大型臭氧发生器,常用水冷方式进行冷却。
在设计和使用大型臭氧发生器的过程中,必须遵循相关规则,才能获得高产量的臭氧,才能保障臭氧发生器正常运行。
这些规则主要包括以下几方面——1.臭氧发生器内的气体中不可含烃类、腐蚀性气体和任何其他能在氧/臭氧/电晕环境内发生反应的物质,这些物质会对臭氧发生器产生损害,且可能引发爆炸等安全事故。
2.在设计水冷臭氧发生器时,要防止大量水进入发生器内部的可能性。
如果水封供气压缩机用的浮阀或空气干燥器上的凝结水阀阻塞卡住,谁都会进入臭氧发生器电晕室内,继而导致电晕集中、高电流密度和局部电介体发热,导致介电体过早失效。
3.合理控制供气压力的变化。
气压会影响电晕功率诱导和跨越介电体所加电压,大范围压力变化将导致发生器运行不可靠。
超出电晕功率范围,会导致熔断器或自动断电器断开。
如果超出外加电压峰值,还将造成介电体过早失效。
飞立电器科技有限公司是一家专业从事臭氧消毒设备研发、制造、销售为一体的现代化高科技企业。
公司主要研发生产定制:大中小型空气源臭氧发生器、氧气源臭氧发生器、中央系统循环式臭氧消毒机、多功能臭氧消毒柜等;作为一家致力于打造高端品牌的现代化企业,飞立秉承以“宁为价格作解释,不为品质找借口”为宗旨,用具竟争力的价格向顾客提供优质的产品。
臭氧发生器原理及基础知识说明书臭氧发生器原理及基础知识说明书1.什么是臭氧臭氧,又名三原子氧,因其类似鱼腥味的臭味而得名。
其分子式为O3,是氧气的同素异形体,具有它自身的独特性质:①在自然条件下,它是淡蓝色的气体;②它有一种类似雷电后的腥臭味;③在标准压力和常温下,它在水中的溶解度是氧气的13 倍;④臭氧比空气重,是空气的 1.658 倍;⑤臭氧有很强的氧化力,是已知最强的氧化剂之一(仅次于氟);⑥臭氧的密度是2.14g·l(0°C,0.1MP)。
沸点是-111°C,熔点是-192°C,正常情况下,臭氧极不稳定,容易分解成氧气;⑦臭氧分子是逆磁性的,易结合一个电子成为负离子分子;⑧臭氧在空气中的半衰期一般为20-50 分钟,随温度与湿度的增高而加快;⑨臭氧在水中半衰期约为35 分钟随水质与水温的不同而异;⑩臭氧在冰中极为稳定,其半衰期为2000 年。
2.臭氧的制取臭氧是一种不稳定的气体,不能储存运输,一般臭氧采用现场制作。
根据制取的工作原理和原料的不同,分类如表一:表一:臭氧制取方法分类产生方法工作原理原料应用范围放电法放电电解(ED)空气或氧气实验室到实际工程电化学法电解高纯度水需要纯水的实验室和小型工程光化学法辐射(吸收电子)空气(氧气)饮用水或高纯水新技术,适用于实验室到实际工程辐射化学法X光,γ线高纯水不常用,仅用于实验热法光电弧电离水不常用,仅用于实验电晕放电合成臭氧是目前世界上应用最多的臭氧制取技术,此技术能够使臭氧产量单台达500kg/h以上。
它的主要分类如下:表二:电晕放电合成臭氧技术分类分类方式类别组成及特点构造板式(亦称奥托托板式)由平板式电机和介电体,仅用于少数小型臭氧发生器管式卧管式(内玻璃管式、外玻璃管式)由特种玻璃管为介电体和不锈钢管作电极组成放电单元主要用在医院污水处理的臭氧发生器立管式(水冷立管式、油水双立管式)网格式(劳泽板式)陶瓷材料作介电体,采用高频电源,空气冷却,效率高电源工频电源(50/60 Hz)固定频率,电压可调中频电源(400-600 Hz)固定频率,电压可调高频电源(>1000Hz)频率可调,电压固定电晕放电技术中管式结构臭氧发生器是目前臭氧市场广泛采用、最为成熟的技术,占据我国大部分臭氧市场。
臭氧发生器的分类的特点按臭氧产生的方式臭氧发生器可划分为,高压放电式,紫外线照射式,是电解式。
这三种方式在市面上都有被在应用,而具体应用的时候有怎么的优缺点呢?展坤在使用高压放电式发生器,也是现在市面上被应用的最为广泛的,高压放电式是一定频率的高压电流制造高压电晕电场,使电场内或电场周围的氧分子发生电化学反应,从而制造臭氧。
高压放电式这种臭氧发生器具有技术成熟、工作稳定、使用寿命长、臭氧产量大(单机可达1Kg/h)等优点,所以是国内外相关行业使用最广泛的臭氧发生器。
在高压放电式臭氧发生器的类型:1、按臭氧发生器的高压电频率划分,有工频(50-60Hz)、中频(400-1000Hz)和高频(>1000Hz)三种。
工频发生器由于体积大、功耗高等缺点,目前已基本退出市场。
中、高频发生器具有体积小、功耗低、臭氧产量大等优点,是现在最常用的产品。
2、按使用的气体原料划分,有氧气型和空气型两种。
氧气型通常是由氧气瓶或制氧机供应氧气;空气型通常是使用空气(如压缩空气)作为原料。
由于臭氧是靠氧气来产生的,而空气中氧气的含量只有21%,所以空气型发生器产生的臭氧浓度比较低,同时还会衍生氮化物。
而瓶装或制氧机的氧气纯度都在90%以上,所以氧气型发生器的臭氧浓度较高。
在环境消毒时,通常使用空气型发生器;在水处理时,应优先考虑氧气型发生器。
3、按冷却方式划分,有水冷型和风冷型。
臭氧发生器工作时会产生大量的热能,需要冷却,否则臭氧会因高温而边产生边分解。
水冷型发生器冷却效果好,工作稳定,臭氧无衰减,并能长时间连续工作,但结构复杂,成本稍高。
风冷型冷却效果不够理想,臭氧衰减明显。
总体性能稳定的高性能臭氧发生器通常都是水冷式的。
风冷一般只用于臭氧产量较小的中低档臭氧发生器。
在选用发生器时,应尽量选用水冷型的。
需要提醒用户的是,国内有些厂家将本来是中低档结构的臭氧发生器,也简单加装了水冷却系统。
但由于这种臭氧发生器的根本结构没有改变,所以性能不会得到提高。
一、臭氧发生器介绍:臭氧发生器,也叫臭氧消毒器,主要是采用高压放电的方式产生臭氧 (O3 , 利用臭氧的强氧化性能快速全面的杀灭细菌与病毒,杀菌率能达到 99.9%,臭氧在杀菌过程中会随机分解成氧气(O2 , 对空气或者水体不会产生任何的破坏,臭氧在空气中或者水中, 由于有一部分臭氧溶于水而形成臭氧水,这样的话,能更持久的杀菌消毒,是一款无污染的消毒产品。
二、臭氧发生器特点:1、自动控制,任意设定处理时间 .2、采用进口高臭氧石英管,双不锈钢放电电极;3、水冷、风冷双冷技术;4、最优化的气源处理系统配置;5、进口电源核心部件,数字控制电源技术,具有稳压、变频与升压三大功能;6、可以连续 24小时不间断工作;7、专用电源与放电管形成最佳匹配;8、采用电源软开关技术,效率达 95%以上;9、臭氧产生量大、浓度高。
三、臭氧发生器在空间净化各行业中的应用及臭氧用量:1、臭氧发生器应用在食品加工行业:如生产用水、生产车间、包装间、更衣室、无菌间、生产设备、工具等。
2、应用在饮料加工行业:如纯净水、矿泉水、各种饮料的生产用水、生产车间、包装间、更衣室、无菌间、生产设备、工具等。
3、应用在果蔬加工行业:如果蔬菜储存、保鲜、加工、的生产用水、生产车间、包装间、更衣室、无菌间、生产设备、工具等。
4、应用在冷库保鲜:如果蔬、粮食、禽蛋、肉类、水产品等防腐保鲜、延长储存。
5、应用在制药行业:如生产用水、中央空调系统、车间、更衣室、无菌室等。
6、应用在医药行业:如制药厂、医院病房、病床、被服、手术室、医疗 -器械、无菌室等。
7、应用在养殖种殖业:如养鸡、养鱼、蔬菜大棚等杀菌、消毒、除臭、净化空气等8、应用在公共场所:如宾馆、饭店、学校、网巴、候车大厅等净化空气、预防交叉感染。
9、应用在饮用水; :如深井水、市政供水、二次加压供水、农村饮用水。
10、应用在中水、污水、废水、废气11、应用在游泳池、游泳馆的水质净化、空气净化四、臭氧发生器的各种型号型号臭氧产量(g/h 功率(W 外形尺寸(mmGY -5 5 150 340*160*550GY -10 10 300 380*180*600GY -20 20 500 400*240*800GY -40 40 1000 400*250*1000GY -60 60 1500 600*400*1400GY -80 80 2000 600*400*1400GY -100 100 2500 600*400*1400GY -150 150 **** *****800*1600 GY -200 200 5000 1000*800*1600 GY -300 300 7500 1200*800*1600 GY -400 400 9000 1600*500*1800 GY -500 500 115001600*580*1800 GY -800 800 18000 2000*660*1800 GY -1000 1000 23000 2000*660*1800 注:以上臭氧发生器技术参数以实际为准。
臭氧发生器臭氧发生器概述:臭氧发生器是利用臭氧的强氧化性而对相关产品进行消毒杀菌的专用设备。
目前主要有氧气源型和空气源型两大类。
本公司生产的发生器具有具有高稳定性、高产气量、高浓度、低电耗、操作简便等特点。
臭氧发生器原理:臭氧发生器是利用高压放电原理,实现由氧气转化为臭氧的过程。
即将高压交流电加在中间隔有绝缘体并有一定间隙的高压电极上。
让经过的干燥净化空气或氧气通过。
当高压交流电达到10-15KV时,产生紫色辉光放电[电晕]从而将空气或氧气的氧分子或原子激化成臭氧。
臭氧的形成随所加的电源电压,电流等变化。
臭氧发生器特点:我厂生产的XY系列、QHW系列臭氧发生器其结构合理、性能稳定、运行可靠。
目前,我厂生产的臭氧发生器主要是工频、中频、高频三大系列,可进行水处理和空气消毒。
已广泛应用于生活饮用水、矿泉水、饮料、医院生活污水、染色、香精等工业废水的处理、自来水的净化消毒、纤维、纸张的漂白、空气净化消毒等方面。
臭氧发生器工作:臭氧发生器开始工作时,将无油空气压缩机中的空气压进臭氧发生器的冷却器和储气罐,空气通过无热再生干燥装置并由流量计控制其气体流量和速度,由此气源进入臭氧发生单元。
此时臭氧发生单元内调压器调节变压器将压力升至12000V左右,操作人员可通过视镜观察臭氧产生状况和辉光放电状况。
变压器继续使压力逐步上升至15000V左右并至稳定状态,操作人员观察各仪表运转情况至稳定状态。
臭氧发生器主要适用范围:该产品广泛应用于纯净水、饮料用水处理、不同介质的污水处理、中水回用、食品企业的净化、医药、化工氧化、医疗卫生、生活小区、游泳池、自备井、水箱、畜牧水产养殖、冷库等领域的水质消毒、废水气处理、臭氧氧化、空气消毒杀菌等场合。
臭氧发生器技术特点及优势:能自动控制,可任意设定处理时间. 采用臭氧石英玻璃管,不锈钢放电电极。
冷却方式选择水冷、风冷双冷技术;最优化的气源处理系统配置;电源核心部件,数字控制电源技术,具有稳压、变频和升压三大功能;可以连续24 小时不间断工作;采用电源软开关技术,效率达95% 以上;臭氧产生量大、浓度高。
目录一、主要用途二、设备安装及使用程序三、保养与维护四、主要技术参数五、故障处理★使用前请认真阅读本手册★须知保养重于维修主要用途JZCF-G-3-100g型臭氧发生器适用于洁净室作定时消毒灭菌和大消毒,完全可以替代紫外线灯照射和化学薰蒸大消毒,不必在洁净区增加任何设备,决无二次污染。
可广泛应用于电子、光学、制药、生物制品、化工、遗传基因工程等行业。
设备安装1、机器通常在通风、干燥、洁净及0℃<室温≤42℃,冷却水进水温度<35℃、压力0.1~0.15Mpa的条件下使用(特殊情况另行设计)。
机器水平放置在地面即可,但周围不应有易燃、易爆物品(如易燃气体等)。
2、警告!:为了人身安全,请安装三相插头电源线(火线、地线、零线)专线单独设置一个电源开关,不要与其它设备共同用启动电源。
单相电源电压220V±10%(超过此值务必加装稳压器,以免机器发生故障),同时机器接地要良好(接地电阻必须<4欧姆)。
3、按照要求切实接好进水、排水、气管。
臭氧出口应接耐臭氧管件(不锈钢或聚氯乙烯材质等)。
4、臭氧发生器装卸、搬运、安装时应避免较强的震动及较大角度的倾斜。
★注:切记地线一定要接!★臭氧是强氧化剂,由于在空气中应用浓度与对表面氧化要求相比还是很低的,不足以造成明显损害。
橡胶制品例外。
外接用户气源安装注意事项(1)、JZCF-G-3-150g以内,外接用户气源臭氧发生器安装必备条件:(2)、JZCF-G-3-150g以上,外接用户气源臭氧发生器安装必备条件:(3)、JZCF-G-3-300g以上(含300g),外接用户气源臭氧发生器安装必备条件:设备使用程序1、根据消毒灭菌要求,设置机器灭菌工作时间,该时间继电器一般设置为45-60分钟(用户可以参考灭菌检测结果设置时间)。
消毒时应关闭新风进口和回风排放阀门,使整个被消毒的洁净室空气通过净化系统风道形成内部循环,从而达到消毒目的。
2、打开冷却水进水口开关,务必使冷却水流出,并保证在正常开机时水流畅通。
饮用水通常是指桶/瓶装的纯净水、矿泉水、蒸溜水、山泉水和区域管道直饮水等。
展坤刘梅提示臭氧用于饮用水处理,除灭菌效果好,无二次污染外,还兼有脱色、除味,去除铁、锰、氧化分解有机物和助凝作用,有的报告指,臭氧能够消杀水中一切对人体有害的物质。
在饮用水中使用臭氧的目的是杀灭在灌装、输送等过程中,从空气、包装材料、管道、设备等方面二次污染的细菌,以保证饮用水能在预定的存储期限内细菌不超标,所以也称为"保鲜杀菌"。
饮用水的臭氧消毒,通常是在经过多级过滤处理后进行的,也有在原水环节再加多一道臭氧处理工艺的,一是氧化水中的某些物质,二是对原水消毒。
在选择用于饮用水消毒的臭氧发生器时,一是要考虑选择使用空气还是使用氧气为原料的臭氧发生器,二是要考虑选择高性能的高端臭氧发生器,还是选择一般性能的中低档臭氧发生器,三是要考虑选择低频还是中高频的臭氧发生器。
由于空气中的氮气成分比例高达78%,所以使用空气为原料的臭氧发生器所产生的臭氧,其中含有大量的一氧化氮等对人体健康不利的化合物。
当使用含有氮化物的臭氧对饮用水消毒时,除可能对人体不利外,还会使饮用水的口感变得有土腥味。
如果条件允许,我们建议用户一定使用以纯净氧气为原料的臭氧发生器对饮用水进行消毒,不但水中没有氮化物,水的口感还会有些甜。
我们这里所讲的纯净氧气,是指浓度超过92%的氧气,通常是指瓶装氧气或专业制氧机产生的氧气。
国内有些厂家为减低成本,常常会自己粗制滥造一些"氧气机"、"富氧机",以低价售卖给用户。
实际上,这些设备所产生的氧气不能称为氧气,因为氧气浓度通常不会超过50%,用于生产臭氧时,臭氧中依然含有高浓度的氮化物。
这类设备大都是手工制做,工艺粗糙,最明显的特征就是分子筛是不锈钢圆桶结构,而真正的制氧机分子筛是铝材圆桶结构,请用户审慎选购这类设备。
如果用户资金不是特别紧张,建议选择高性能的臭氧发生器。
臭氧发生器技术特点参考资料:臭氧产业是我国的一个朝阳产业,刚进入发育期,臭氧技术是臭氧机解毒的"法宝"。
一般情况下,臭氧浓度达到0.4mg/L能有效地杀菌解毒。
现在臭氧杀菌技术已在饮用水杀菌消毒、住所空气净化、食品清洁处理等多个方面广泛运用。
臭氧发生器主要有原料进气系统、干燥系统、遍压变频系统、放电系统、冷却系统和控制系统组成。
设备采用了液化空气纯氧作为原料气,减少了空压泵站等附属设备,提高了生产效率。
原料气经干燥后进入放电室,放电室中有五组20根放电管,400V、50Hz的输入电压经升压变频后变为4000V、900Hz的输出电压送至放电管,原料气中的氧经高压中频放电后电离为臭氧。
放电管为内腔的复合管道,内管有非玻璃放电棒与接地不锈钢内壳组成,用于进出气体和放电,外管为不锈钢管,用于通冷却水而带走放电后产生的大量热量。
◆家用臭氧发生器由专用配套高频高压电源、臭氧发生管、微型气泵、注塑壳体等几部分组成。
◆臭氧发生管采用国外先进技术制作,使用寿命高达8000小时以上。
◆微电脑程序芯片设定调整时间,0-60分钟随意调节操作简单方便。
◆臭氧气体杀菌消毒效果好,可以灭各种霉菌、杂菌、大肠杆菌、病毒、芽孢等细菌。
家用臭氧发生器可用于日常生活用品的杀菌消毒:如餐具、牙具、衣物、毛巾、奶瓶、宝宝的玩具、妇女的内衣物等。
家用一体化臭氧发生器功能:1.果蔬保鲜、抗菌营养:可杀死水果、蔬菜中的细菌,抑制细菌滋长,使水果、蔬菜保持新鲜、可口。
2.降解农药、环保安全:能将水果、蔬菜中的残留农药,肉类食品中残留的抗生素、荷尔蒙等物质充分降解,让您可以放心享用。
3.人体保健:用臭氧水浸泡浴、洗脸、洗脚能去除真菌、治疗香港脚,促进人体血液循环,活化细胞,加速新陈代谢,达到身体保健之效果。
4.用于冰箱的除臭与食品保鲜。
5.净化空气:去除新家具、新粉刷墙壁中释放出的有害气体,消除油漆味,杀灭空气中的细菌,有效维护人体呼吸道的健康,预防病菌的传染;分解泄漏的煤气、液化气、预防中毒。
第21卷第4期2007年12月Vo1.21No.4Dec.2007河海大学常州分校学报JOURNALOFHOHAIUNIVERSITYCHANGZHOU文章编号:1009-1130(2007)04-0069-03大型高频臭氧发生器的冷却特性分析刘庆君1,朱天宇1,辛力锋2(1.河海大学机电工程学院,江苏常州213022;2.西门子电力自动化有限公司,江苏南京211100)摘要:对臭氧产量为1kg/h的高频臭氧发生器的冷却系统进行分析,探讨冷却条件对臭氧浓度、电耗的影响.通过试验,得到了工作气体进口温度、冷却水进口温度、冷却油进口温度与臭氧浓度和电耗间的关系曲线.试验结果表明,工作气体进口温度、冷却水进口温度和冷却油进口温度对臭氧浓度和电耗有显著影响.关键词:高频臭氧发生器;冷却特性;臭氧浓度;电耗中图分类号:TQ123.2文献标识码:A收稿日期:2007-05-30作者简介:刘庆君(1984-),男,江西吉安人,硕士研究生,机械电子工程专业.20世纪90年代以来,臭氧在食品贮藏、保鲜及加工中的应用受到了世界工业发达国家的普遍重视,现已成为21世纪开发研究的热点,极具商业应用价值.工业上主要采用介质阻挡放电(DBD)[1-3]的方法来获得臭氧气体.介质阻挡放电产生的热量对臭氧发生器的性能有直接的影响,文献[4]讨论了冷却条件对臭氧产量的影响,本文中作者以试验为依据,研究臭氧产量为1kg/h臭氧发生器的冷却特性,讨论工作气体、冷却水、冷却油等的进口温度对臭氧浓度和电耗(本文中臭氧浓度指臭氧的质量浓度,电耗指臭氧发生器的电耗)的影响,确定其运行参数.11kg/h高频臭氧发生器构成分析高频管式臭氧发生器按功能划分,主要由臭氧发生管及其双路冷却系统、逆变主电路及其驱动电路、PLC全自动监控及其保护系统和空气预处理系统等部分组成[5-6].臭氧发生管是臭氧发生器的关键部件,其工作原理是利用介质阻挡放电产生臭氧气体.产量为1kg/h的臭氧发生器采用20根单管产量为50g/h的臭氧发生管并联运行,其外径和长度各为100mm和1350mm,平均有效放电面积约为0.1387m2;介电体采用性能优良的硼硅3.3玻璃,玻璃管直径50mm,长1000mm,壁厚1.8mm;采用双气隙放电结构,主要构件包括内电极管、介电管和外电极管等.内外电极管分别作为接地极和高压电极,材质均为铝合金,玻璃管作为介电管置于内、外电极管间,形成内外2个放电间隙.作为放电电极的2根铝合金管表面均经阳极化处理,形成极薄的抗氧化层.臭氧发生器运行时采用IGBT高压逆变电路,工作电压的有效值为10~12kV,峰值为16~20kV,工作频率为1050Hz.臭氧发生器在放电过程中,气体电离和介电体介质的损耗使放电单元间隙内的热量剧增,气体工作温度上升,加剧了臭氧的分解反应[4],不但减少了臭氧产量而且降低了臭氧浓度增加了电耗.因此,为保证臭氧发生管高效稳定工作,提高臭氧产率,防止介电体热击穿,臭氧发生器通常采用水油双路对高压极和接地极进行冷却,冷却系统原理如图1所示.系统一般采用自来水对接地极进行水冷,冷却水采用开式循环,通过内部的铝合金管流动;高图1臭氧发生器的双路冷却系统Fig.1Twopathcoolingsystemofozonegenerator70河海大学常州分校学报2007年12月压极采用油冷,冷却油采用闭式循环,沿外电极的外表面流动.冷却水和冷却油通过热交换器换热,将臭氧发生管工作过程中产生的热量及时吸收,从而降低工作温度,提高臭氧产量.2冷却特性的试验研究试验时,臭氧发生管的工作电压为11kV,工作频率为1050Hz,标准空气流量为50m3/h,冷却水流量为40L/min,工作气体露点温度≤-40~-45℃,工作气体绝对压力0.2MPa.在此情况下采集数据,对在不同工作气体温度、冷却水(油)进口温度下臭氧发生器的特性进行试验研究,分析冷却条件对臭氧浓度和电耗的影响,为设计大型高频臭氧发生器的冷却系统提供理论和实践依据.2.1工作气体进口温度对臭氧浓度和电耗的影响空气是空气源型臭氧发生器的工作气体,经过压缩和干燥预处理后,空气的温度会略有上升.上升幅度与空气压缩机的压缩比和功率储备有关,一般要求空气经预处理后的温升不高于3℃.不同季节,空气温度的变化不同,若进入臭氧发生管的空气温度上升,则会使放电气隙的工作温度上升,导致臭氧浓度下降,其结果使臭氧产量下降,电耗增加.图2(a)是在冷却水温度为15℃,冷却油温度为23℃,空气流量一定的条件下,工作气体进口温度对臭氧浓度和电耗的影响.从图2(a)可以看出,随着工作气体进口温度上升,臭氧浓度明显下降,工作气体进口温度与臭氧浓度近似呈线性关系,空气每升高10℃,浓度约降低15%.在冷却能力相同的试验条件下,工作气体进口温度对电耗的影响比较大,随着工作气体进口温度上升,电耗增大,工作气体进口温度每升高10℃,电耗就增大约10%.在不同的季节,高频臭氧发生器的电耗也明显不同.一般情况下,若要求臭氧浓度相同,则臭氧发生器在夏季所需的电能要比冬季高得多.2.2冷却水进口温度对臭氧浓度和电耗的影响双路冷却系统能够有效控制臭氧发生管内工作气体的温升,降低臭氧分解率,提高臭氧产量.在臭氧发生管中,冷却水是臭氧发生管的主要冷却介质,通常采用自来水.冷却水的进口温度(即冷却水初温)是关键参数.图2工作气体、冷却水和冷却油的进口温度与臭氧浓度和电耗的关系Fig.2Relationgraphbetweenozoneconcentration,powercomsumptionandexcessairtemperature,coolingwatertemperatureorcoolingoiltemperature在工作气体进口温度为15℃,冷却水流量相同的情况下,冷却水进口温度与臭氧浓度之间的关系曲线如图2(b)所示.随着冷却水进口温度升高,臭氧产量随之降低,臭氧浓度也降低,冷却水进口温度与臭氧浓度近似呈线性关系.但当冷却水进口温度在12℃时,臭氧浓度达到最大,而冷却水进口温度在8℃时臭氧浓度反而比12℃时小,这可能是冷却水温度过低,会对臭氧浓度增加起到抑制作用,所以冷却水温度不宜过低.冷却水温度高于12℃后,冷却水温每升高10℃,臭氧浓度约降低10%.由图2(b)可看出,冷却水进口温度在8~16℃时,电耗随冷却水进口温度升高而降低;在16℃以上时,随着冷却水进口温度升高,电耗上升幅度较大;在冷却水进口温度为16℃时,电耗是最低的,因此可以16℃作为最佳的冷却水进口温度.进一步试验表明,在高温环境中,冷却水进口温度的升高将导致电耗增大.71第21卷第4期刘庆君,等大型高频臭氧发生器的冷却特性分析2.3冷却油进口温度对臭氧浓度和电耗的影响在双路冷却系统中,冷却油与高压电极接触并在其上流动,通过电极管径向导热,对工作气体和臭氧发生管进行冷却.由于冷却油的传热系数对冷却效果的影响较大,因此采用导热性能较好的变压器油.在工作气体进口温度为15℃,冷却油流量相同的情况下,冷却油进口温度与臭氧浓度的关系曲线如图2(c)所示,可以看出,冷却油温度在18~24℃时臭氧浓度随冷却油进口温度变化幅度不大;在24℃以上时,随着冷却油进口温度升高,臭氧浓度下降幅度较大.冷却油进口温度与电耗之间的变化曲线如图2(c)所示,从图中可以看出,冷却油进口温度与电耗间呈非线性关系,当冷却油进口温度在18~27℃间变化时,电耗变化幅度较小,当冷却油进口温度在27~36℃间变化时,电耗的变化幅度较大.3结论影响双路冷却、双放电气隙高频臭氧发生器臭氧浓度和电耗的因素很多,其中工作气体进口温度、冷却水进口温度和冷却油进口温度是最重要的因素.在气温炎热的夏季,工作气体进口温度和冷却水进口温度均会上升,冷却水进口温度的上升不但降低了换热器的效能和冷却效果,直接引起冷却油进口温度上升,而且冷却水和冷却油进口温度的上升使其对臭氧发生管内工作气体的冷却效果下降,最终导致臭氧浓度下降,电耗增加.因此,控制冷却水进口温度的变化,强化冷却水和冷却油的换热效果,控制工作气体的温升,对于控制臭氧品质,稳定臭氧发生器的运行至关重要.试验结果表明,为提高产量为1kg/h臭氧发生器臭氧的浓度,降低电耗,宜将工作气体进口温度、冷却水进口温度、冷却油进口温度分别控制在15℃、16℃和24℃.参考文献:[1]储金宇,吴春笃,陈万金,等.臭氧技术及应用[M].北京:化学工业出版社,2002.[2]徐学基,诸定昌.气体放电物理[M].上海:复旦大学出版社,1996.[3]葛自良,吴於人.工业臭氧发生器技术改进[J].高电压技术,1999,25(3):66-67.[4]辛力锋,朱天宇,卞新高,等.冷却条件对高频臭氧发生器产量的影响分析[J].河海大学常州分校学报,2004,18(4):19-21.[5]辛力峰.臭氧发生器冷却系统特性分析[D].南京:河海大学,2005.[6]朱天宇,肖红,王飞.高频可调臭氧发生器的研究[J].河海大学常州分校学报,2002,16(3):6-10.CharacteristicAnalysisoftheOzoneGenerator′sCoolingSystemLIUQing!jun1,ZHUTian!yu1,XINLi!feng2(1.CollegeofMechanical&ElectricalEngineering,HohaiUniv.,Changzhou213022,China;2.SimensePowerAutomaticCorp.,Nanjing211100,China)Abstract:The1kg/hozonegenerator′scoolingsystemisanalyzed.Theozoneconcentrationandpowerconsumptionbeinfluencedbythecoolingconditionsarediscussed.Wegetsomerelationgraphsamongthezoneconcentrationandpowerconsumptionandthecoolingconditions.Testsresultsshowthattheexcessairtemperature,coolingwatertemperatureandcoolingoiltemperatureareveryimportantforozoneoutput,andpowerconsumption.Keywords:ozonegenerator;coolingcharacteristic;ozoneconcentration;powerconsumption。