影响臭氧发生器的重要因素

臭氧发生器主要由供气系统、供电电源和臭氧发生元件组成，合理选择各部分参数，不同程度提高臭氧发生器的效率。

供气系统

产生臭氧的主要原料是含有氧气和其他惰性气体的清洁空气、氧气和混合气体。一般来说，臭氧的发生量增加到氧分压的1/2乘方，因此当其他条件相同时，以氧为原料产生的臭氧是以空气为原料（20%氧）的两倍。 由于制备氧气需要增加设备和运行成本，除使用高浓度臭氧的场合外，一般以空气为气源。

空气源中的水蒸气会降低气体介质的介电强度，促进电弧的形成，部分能量会被水蒸气电离消耗，导致臭氧产量降低；水的存在也会导致氮氧化物产生氮的衍生物，形成污垢，阻碍设备的正常运行，影响水处理的质量！

空气中的灰尘颗粒一般都有电荷，会促进电弧的形成，这不利于臭氧的生产；

图1显示了空气露点对臭氧产量的影响曲线。从图中可以看出，供气的干燥程度对臭氧产量有很大的影响，尤其是当空气露点变化超过30时。因此，在气源进入臭氧发生器之前，通常需要进行干燥和净化，即空气预处理，以使臭氧发生器高效运行。

臭氧发生单位

如图2所示，无声放电臭氧发生单元的基本原理

当一对电极间隔为介质电体（通常为玻璃）和气隙（通常为含氧气体）时，当交流高压电源的电压达到无声放电所需的电压时，气隙中会发生大量微电柱无声放电。放电产生的高能电子会轰击含氧气体的氧分子，使其分解成氧原子，氧原子与氧分子和气体中的任何气体分子反应产生臭氧。同时，原子氧和电子也与臭氧反应产生氧气。因此净臭氧产量或出口产气是产生和分解臭氧的所有反应的总和。

在放电气隙中，无声放电产生的臭氧是电能在电晕中消散的结果。因此，在一定条件下，放电气隙中的无声放电功率可以合理地反映臭氧产量。

放电室内电晕放电的功率方程可表示为：

=4CdVsf[V0-（Cd Cg）Vs/Cd]（1）

式中：P-电晕元件放电功率，W；

      Cd-介电体电容，F；

      Cg-放电间隙电容，F；

      Vo-加上驱动电压(峰值)，V；

     Vs-间隙间的电晕起始电压(峰值)，V；

      f-增加驱动电压频率，Hz。

    介电体和放电间隙的电容计算公式为：

C=2πεrεol /㏑(D2/D1)（2）

 式中，εr相对介电常数为介质，εo绝对介电常数，l有效放电室的放电长度，D2、D1分别为内径和外径。

    从公式(1)和(2)可以看出，放电气隙中的无声放电功率明显与介质电容、工作电源电压峰值和工作电源频率成正比。因此，可以从以下几个方面入手:

(1)高频运行；

(2)介电材料较薄，介电常数高；

(3)在高峰驱动电压下运行；

(4)放电间隙较窄。

    然而，在实践中，介电体的厚度往往取决于结构形式、材料（无缺陷）和介电强度；峰值电压会加速介质老化。因此，为了延长介质体的使用寿命，应尽可能降低电压峰值；对于介电体的某些冷却系统，如果功率密度过高，会增加介电体的热值，加速自身老化；此外，过大的功率密度会导致气体温度升高，这不利于臭氧的产生。为了提高臭氧发生器的效率，应综合考虑逆变高压电源、冷却系统效率、介电体可靠性等因素。因此，为了提高臭氧发生器的效率，应综合考虑逆变高压电源、冷却系统效率、介质可靠性等因素。一般工程中使用的电压为几千到几千伏。因此，目前臭氧发生器产品的发展趋势是朝着介电性能较好、介电体较薄、电晕间隙较窄、运行频率较高的方向发展。

    在选择臭氧发生器的高压电极材料时，除了金属的氧化和腐蚀外，没有其他特殊要求。常用的高压电极材料主要有铝、铜、不锈钢、石墨等。介电体(即臭氧发生元件中的介电介质)一般采用玻璃或陶瓷，有的采用搪瓷，厚度约为0.5～3mm在选择范围内，不仅要考虑其电气绝缘强度，还要考虑耐热性、可加工性和机械强度。理想的电介质应具有良好的绝缘和导热性。为了提高电晕功率，一般选用介电常数高、耐老化性好、易加工的材料。这些材料包括玻璃、陶瓷和树脂。玻璃介电常数低，性价比优越；陶瓷介电常数高，耐腐蚀性强；树脂介电常数高，韧性好。目前，传统材料玻璃在工业上使用较多的介电材料。

高压电源

    高压电源的研究表明，电源频率是影响臭氧发生器效率的一个非常重要的因素。目前，大多数臭氧发生器使用50/60Hz也有中频(100)~800Hz)或高频(大于1kHz)运行。研究结果还表明，与正弦波供电相比，采用高频快速上升边缘的方波或脉冲波的高压电源可以达到更好的臭氧合成效果。

  瓷介质具有较高的电气强度、较大的介电常数值和较强的耐腐蚀性。近年来，考虑到搪瓷的制造工艺相对简单，国际上提出使用陶瓷介质作为放电室的介电体。我们提出使用搪瓷材料作为放电室的介电体，制作不同尺寸的单管搪瓷介电体臭氧发生器试验产品，并对与玻璃介电体发生器进行比较试验，通过改过改进放电室的介电材料和结构来提高臭氧发生器的效率。