Das Funktionsprinzip und die Installationsmethoden von Ozongeneratoren.

Ein Ozongenerator ist ein Gerät zur Erzeugung von Ozongas (O3). Ozon zersetzt sich leicht und kann nicht gespeichert werden. Daher muss es vor Ort produziert und verwendet werden (kurzfristige Lagerung ist unter besonderen Umständen möglich). Deshalb sind überall dort, wo Ozon zum Einsatz kommt, Ozongeneratoren erforderlich. Ozongeneratoren werden häufig in der Trinkwasseraufbereitung, Abwasseraufbereitung, industriellen Oxidation, Lebensmittelverarbeitung und -konservierung, pharmazeutischen Synthese und Weltraumsterilisation eingesetzt. Das vom Ozongenerator erzeugte Ozongas kann direkt verwendet oder über eine Mischvorrichtung mit Flüssigkeiten vermischt werden, um an Reaktionen teilzunehmen.

I. Prinzipien von Ozongeneratoren

1. Funktionsprinzip des Koronaentladungs-Ozongenerators: Trockener Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Gas strömt durch eine Koronaentladungszone, die aus Innen- und Außenelektroden besteht. An die Entladungszone wird eine hochfrequente elektrische Hochspannungsenergie von mehreren tausend Volt angelegt, die das in die Entladungszone strömende Rohgas ionisiert und so Ozon erzeugt.

2. Prinzip des elektrolytischen Ozongenerators: Ozon wird durch elektrochemische Oxidation von Wasser erzeugt. In Wasser, das hydratisierte fluoreszierende Anionen enthält, kann Wasser bei etwa Raumtemperatur mit hoher Stromleistung zu Ozon oxidiert werden.

II. Schaltplan des Ozongenerators

Die wichtigsten Parameter, die bei der Ozonerzeugung kontrolliert werden müssen, sind Konzentration und Durchflussrate. Die Durchflussrate kann durch Einstellen des entsprechenden Steuerventils angepasst werden, während die Ozonkonzentration von vielen Faktoren abhängt, wie z. B. der Gasquelle, der Stromversorgung, der Generatorstruktur und der Kühlmethode. Bei dieser Konstruktion wird die Arbeitsfrequenz des Ozongenerators hauptsächlich angepasst, um die Ozonkonzentration zu steuern.

Während die Gasdurchflussrate konstant gehalten wird, ändert sich durch Anpassen der Ausgangsfrequenz der Inverter-Stromversorgung des Ozongenerators die Arbeitsfrequenz, wodurch sich die Hochspannungsentladungsleistung ändert und eine Anpassung der Ozonkonzentration erreicht wird.

Der in diesem Artikel beschriebene Ozongenerator nutzt die Koronaentladungsmethode mit dielektrischer Barriere zur Erzeugung von Ozon. Es besteht im Wesentlichen aus vier Teilen: einem Luftvorbehandlungssystem, einem Kühlsystem, einer Stromversorgung und einer Entladungskammer sowie einem Ozon-Endgas-Zerstörungssystem. Das schematische Diagramm des in diesem Artikel besprochenen Ozongenerators ist in der Abbildung dargestellt, in der ein Luftkompressor Luft in ein Gasreinigungs- und Entfeuchtungsgerät komprimiert. Die resultierende trockene und saubere Luft wird in das Ozonerzeugungsrohr eingeleitet, und eine Hochspannungsversorgung versorgt das Ozonerzeugungsrohr mit Strom, was zu einer Entladung zwischen den Elektroden führt und so eine bestimmte Ozonkonzentration in der Luft erzeugt, die durch das Ozonerzeugungsrohr strömt. Da die Koronaentladung zu einem Anstieg der Temperatur der Elektroden und der dielektrischen Oberfläche führt und so den Ozonabbau beschleunigt, muss das Ozongeneratorrohr gekühlt werden, um die Betriebstemperatur innerhalb eines bestimmten Bereichs zu kontrollieren.

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Frühe Ozongeneratoren nutzten eine direkte -Hochspannungsmethode bei der Netzfrequenz. Der Vorteil dieser Methode ist ihr einfacher Aufbau. Da der Netzfrequenzbetrieb jedoch hohe Spannungsspitzen erfordert, um die gewünschte Leistungsinduktion zu erreichen, muss die Isolationsleistung der Wicklungen hoch sein und der Wickelprozess ist schwieriger. Darüber hinaus führt der Netzfrequenzbetrieb zu einer großen Transformatorgröße, einer unbefriedigenden Welligkeit und Stabilität sowie einem geringen Wirkungsgrad der Ozonerzeugung. Derzeit hat die rasante Entwicklung der Leistungselektronik und der Schaltnetzteiltechnologie dazu geführt, dass hochfrequente Hochspannungsnetzteile mit Frequenzen von bis zu 50 -100 kHz oder sogar bis zu 13,56 MHz im Trend liegen. Moderne industrielle Ozongeneratoren verwenden im Wesentlichen Inverter-Stromversorgungen mit mittlerer bis hoher Frequenz und nutzen PWM- und Soft-Switching-Technologien mit Betriebsfrequenzen im Allgemeinen zwischen 400 und 2000 Hz, wodurch die Leistung des Geräts erheblich verbessert und seine Größe verringert wird.