臭氧发生管结构的设计与工作电压峰值的调整

臭氧发生管结构的设计与工作电压峰值的调整

臭氧的耗电量，前者常称为臭氧产率后者简称为电耗。

吸)。影响衡量指标的主要因素是气源、电源、发生器的结构和冷却方第五章试验结果分析式等。电晕功率是采用在标定过的瓦特表或电能表在发生器前面测定的，采用这种测量方法能够直接反应出电晕运行的实际电负荷。

.电源特性对臭氧产生的影响

如前文所分析，提高电源输出电压可以增加放电的几率，增加电晕功率，从而提高臭氧产量。但电压高，耗电量也大，电压幅值与臭氧产生效率的关系存在一个最佳电压值低电压不能产生有效放电，而电压过高时会消耗过多的能量，是采用单根单气隙PC介电体臭氧发生管，冷却水温为20℃时的试验数据，其中工作电压指的是有效值。

从表中可见，随着工作电压上升，臭氧浓度和产量也随之升高。臭氧产率与电源特性关系如所示。我们可以看出，提高电源频率能够提高臭氧产率，这是因为提高电源频率加大了气体放电的输入功率，提高了功率密度。

但是从图中我们也可以看出，当电源波形(电压、频率)达到某值(有效电压值为10kV，频率为850Hz左右)时，臭氧产率有个最大值，最大值约为276。说明对于用来做试验的臭氧发生管，有效电压值约为1k0V(峰值约为19.gkV)，频率约为850Hz左右是最佳匹配参数，此时的电耗亦处于较低水平，约为17.k7w。电源频率与臭氧产率的关系曲线

.工作气体流量对臭氧产生的影响

气体流量也是对臭氧产生的一个主要影响因素。我们拿两根管并联做试验，试验数据如表。臭氧产生特性与气源流量的关系如所示。我们可以看出当保持电晕功率不变，供气流量很低时，臭氧浓度很高，由于比能高，产生的臭氧量少，随供气流量增加，臭氧浓度降低，比能接近常数，臭氧产量达到极限值。也就是电晕功率一定时，臭氧产量随着供气量的增加而增加，但有一定限值，并不是无限制增加。

试验结果分析并联时双管性能试验数据臭氧产生与气源流量的关系曲线从可以看出，臭氧产量与空气标准流量成线性关系，随着空气标准流量的增加，臭氧产量也随着增大，臭氧浓度在不断降低。因此，增加臭氧发生器的进气流量，可以增加臭氧产量，抑制臭氧分解、降低电耗，但是臭氧浓度降低了。在水处理等方面应用中，臭氧浓度越高效果越明显，因此进气流量应结合具体需要以及发生器性能来综合确定。

总结

现在取一组具有代表性的数据作为分析:工作电压U=10.koV，峰值电压通过放电面积A一0.1081m，则单管臭氧产量4，一276`0.1081一29.8，理论计算得上面条件下电晕功率爪一556w。那么采用高硅硼玻璃介电体材料的结构尺寸，放电面积是A=0.1507材，在2k0V，理论电晕功率由臭氧产率与电晕功率成正比关系。

所以我们可得到本文设计的玻璃介电体管在该状态下的单管臭氧产量:UO=25kv，相同频率f=900Hz时，由表3.7可知，可得到本文设计的玻璃介电体管的单管臭氧产量:修正系数(约为)l如果电源电压峰值达到如果在25kv时，将工作频率提高到1000Hz，电晕功率则为1421w，可以计算得出单管臭氧产率约为106吵。通过理论分析与实验研究，当达到一定条件时，本文设计的以硼硅玻璃为介电体的臭氧发生管的单管产量可达到

其主要结构与工作条件归纳如下:

(1)臭氧发生管结构尺寸见3.1.1中所述;

(2)有效放电面积A=o.1507m2;

(3)工作电压峰值=25kV;

(4)工作频率f=1000Hz。

预期达到的臭氧发生管性能参数:

(l)臭氧浓度309/mZ;

(2)臭氧产率6649/;

(3)理论电耗14.2kw•叭903;

(4)空气流量3.33m3爪;

臭氧产率达到了664留(的高水平，比己经研制成功的单管产率50吵的双方电气隙臭氧发生管〔201的440)提高了50%，主要是工作电压峰值从原来的提高到25kV，放电气隙从1.7mm 减小到1.smm，使臭氧浓度提高了50%以上，从理论和实践经验上看，实现单管产量100吵是可行的。值得指出，由于100吵臭氧发生管上加载的电晕功率约1.42kw，甚至更高，工作时将产生大量的热量，一定要很好的设计冷却系统，强化冷却，使臭氧发生管放电气隙内的温度控制在30~35℃以下，否则臭氧分解加快，臭氧浓度和产量都会下降，达不到设计要求。

臭氧产生是个很复杂的气体放电反应过程。衡量臭氧发生器性能的优劣(效率高低)应综合考虑各个方面的因素。在如今采用DBD放电技术的情况下，臭氧发生元件(管式)是臭氧产生技术的关键，臭氧发生管的性能以及电源匹配直接影响到臭氧产率以及臭氧发生器的性能。通过本文分析研究主要有以下几点结论:

L）臭氧发生管结构采用单放电气隙，玻璃介电体，玻璃管外表面热喷涂金属层作为导电层。这种结构的臭氧发生管虽然加工制作时稍微困难一些，但相对于同样尺寸大小的PC介电体管，其等效电容值更大一些，电晕功率也比较大，相应的臭氧产率高。

2)提高工作电压(峰值)矶和频率f，对提高电晕功率最有效。本文通过理论分析和PC介电体管的试验数据推算，本文设计的臭氧发生管在电压峰值25Vk、电源频率I000Hz时，臭氧产量能够达到设计要求的。

3)本文采用的是玻璃介电体材料，因为玻璃介电体是热的不良导体，玻璃介电体两侧放电气隙的热量必须靠相邻一侧来传递，臭氧发生管必须采用双路冷却的结构。并且要有强化冷却措施控制放电气隙的温升。

玻璃是难以加工的材料，本文设计的臭氧发生管由于加工时遇到的问题管的形位尺寸误差大，没有做成臭氧发生管试件，下一步工作重点是制作出该结构的高质量的臭氧发生管，通过试验来验证本文的理论推算。

由于要实现设计产量需要高频高压电源，电源的损耗本文没有具体计算，合理利用电能造福国家也具有十分重要的意义，有待提高电源的利用率。