[实用新型]一种双油腔冷却臭氧发生管及其制成的臭氧发生器

说明书

技术领域

本实用新型属于臭氧发生装置技术领域，尤其涉及一种双油腔冷却臭氧发生管及其制成的臭氧发生器。

背景技术

臭氧是氧气的同素异形体，是自然界最强的氧化剂之一。其氧化电位为2.07V，与单质氟的氧化电位2.87V相比，氧化性能仅次于氟而位居第二位。

臭氧具有广谱杀菌能力，是一种高效、广谱、快速的杀虫剂，其杀菌能力是氯气的300～600倍，具有消毒效率高、清洗、除臭、脱色快的优点。此外还可以氧化去除水中或空气中的微污染物质，很少产生副产物，无二次污染，综合效果非常好。

在室内空气净化、工业排放气体净化、半导体制造、化工、食品储藏保鲜、饮用水杀菌、水厂或游泳池水处理及工业污水处理、原油系统的油处理、污油处理、中油回收及消毒、水产养殖、医疗卫生等领域得到广泛的应用。

但臭氧不能存储和运输，只能在应用的现场生产，因此臭氧发生装置成了上述行业的重要设备。

介质阻挡放电法(DBD)是当前大规模生产臭氧的优选方法(无声放电法)。常用的介质阻挡放电臭氧生成单元通常有两种结构形式：

一种设计成长圆管状，其内外有两平行且同轴的电极管，一个叫地电极(通常是外电极)，另一个叫高压电极(通常是内电极)，它们之间隔以一层介电体管，并保持一定的放电间隙，它能够按需要进行串联或并联组合，从而满足工业化大规模制备臭氧的需要。

另一种设计成板型结构，其特点是具有很多块彼此间隔且平行的电极板，接电源地线端的叫地电极，接电源高压输出端的叫高压电极。地电极与高压电极交错排列。地电极与高压电极之间安置有介电体板并留有放电间隙。

现实中普遍使用的介质阻挡放电法(DBD)臭氧发生器，其制造1Kg浓度为21％的臭氧所需的能耗，理论计算值为0.82度电。但实际运行中的能耗却远远大于理论计算值，实验数据证实，制造1Kg浓度为21％的臭氧所需能耗为：

当用氧气作为气源时，实际总能耗为7度电左右。表明其中只有11.71％的能量用于产生臭氧，其余88.29％的能量则以热量等形式损失掉。

当用空气作为气源时，实际总能耗为15.5度电左右。表明其中只有5.29％的能量用于产生臭氧，其余94.71％的能量以热量等形式损失掉。

这些能量损失主要由两个部分产生，一是对气体电离使放电气隙内气体温度急剧升高，二是介电体介质有能量耗散。

此外，由于生成臭氧的反应是可逆反应，已经生成的臭氧会在高温下分解还原，如果工作气隙内的温度得不到及时有效控制，会造成臭氧的分解还原，使得臭氧产量、浓度和电能利用率大幅度下降。

高温还可能损坏电极或导致介电体热击穿。因此，对放电单元进行冷却，是提高臭氧产量和效率并保护臭氧发生器高效稳定工作的至关重要的措施。

因此大规模工业臭氧发生器中，普遍采用各种方式对电极进行冷却，用冷却剂带走热量，防止其可逆反应带来的臭氧产率、浓度下降及单位产量能耗增加，并保证设备安全运行。在冷却方式上，可分为单电极冷却和双电极冷却，循环冷却和非循环冷却。在冷媒的选择上，现在常用的是水和空气。

单电极冷却通常都是只对工作气隙一侧的地电极(外电极)进行冷却，冷却系统简单。但工作气隙另一侧的高压电极(内电极)仍然会温度升高，导致工作气隙内的工作气流温度上升。所以，单电极冷却对降低工作气流温度效果有限。

理论和实践都表明，双电极冷却对降低工作气隙内的工作气流温度效果最好。虽然双电极冷却系统比单电极冷却系统复杂，在只使用一种冷媒(水)的情况下，对两个电极间的高电压要有特别处理措施。但只要设计巧妙合理，成本增加不大，双电极冷却与单电极冷却相比性价比反而更高。

非循环冷却因为需要大量的冷媒补充，所以常用的只能是水冷和风冷。导热系数是物质本身的固有性能参数，用于描述物质的导热能力。空气的导热系数为0.024，水的导热系数 0.54，水的导热系数是空气的22.5倍，即水的导热能力远远高于空气。

要带走相同的热量，风冷系统只能靠加大散热面积和提高风速。这将导致放电单元体积增大很多。此外，在气温较高的地区或气温较高的季节，风冷的效果会更差。相对而言，水温的变化不大，所以，非循环冷却系统通常优先选择水冷方式。

统计数据表明，采用自来水以非循环冷却方式生产10Kg/h臭氧所需的冷却水量为：当工作气源为氧气源时，每天需要480立方米的冷却水。当工作气源为空气源时，每天需要960立方米的冷却水。对资源的消耗巨大，运行成本高。