مبدأ تشغيل وطرق تركيب مولدات الأوزون.

مولد الأوزون هو جهاز يستخدم لإنتاج غاز الأوزون (O3). يتحلل الأوزون بسهولة ولا يمكن تخزينه، لذا يجب إنتاجه واستخدامه في-الموقع (يمكن تخزينه على المدى القصير-في ظروف خاصة). ولذلك، هناك حاجة إلى مولدات الأوزون أينما يتم استخدام الأوزون. تستخدم مولدات الأوزون على نطاق واسع في معالجة مياه الشرب، ومعالجة مياه الصرف الصحي، والأكسدة الصناعية، وتجهيز الأغذية وحفظها، وتصنيع الأدوية، وتعقيم الفضاء. يمكن استخدام غاز الأوزون الناتج عن مولد الأوزون مباشرة أو خلطه مع السوائل من خلال جهاز خلط للمشاركة في التفاعلات.

I. مبادئ مولدات الأوزون

1. مبدأ عمل مولد الأوزون لتفريغ الإكليل: الأكسجين الجاف أو الأكسجين - الذي يحتوي على غاز يتدفق عبر منطقة تفريغ الإكليل المكونة من أقطاب كهربائية داخلية وخارجية. يتم تطبيق طاقة كهربائية عالية التردد-والجهد العالي-تصل إلى عدة آلاف من الفولتات على منطقة التفريغ، مما يؤدي إلى تأين الغاز الخام المتدفق إلى منطقة التفريغ لتوليد الأوزون.

2. مبدأ مولد الأوزون كهربائيا: يتم إنشاء الأوزون باستخدام الأكسدة الكهروكيميائية للمياه. في الماء الذي يحتوي على أنيونات الفلورسنت المائية، يمكن أكسدة الماء إلى الأوزون عند درجة حرارة الغرفة تقريبًا مع طاقة تيار عالية.

ثانيا. مخطط دائرة مولد الأوزون

المعلمات الرئيسية التي يجب التحكم فيها في عملية توليد الأوزون هي التركيز ومعدل التدفق. يمكن تعديل معدل التدفق عن طريق ضبط صمام التحكم المقابل، بينما يرتبط تركيز الأوزون بالعديد من العوامل، مثل مصدر الغاز، وإمدادات الطاقة، وهيكل المولد، وطريقة التبريد. في هذا التصميم، يتم ضبط تردد العمل لمولد الأوزون بشكل أساسي للتحكم في تركيز الأوزون.

مع الحفاظ على معدل تدفق الغاز ثابتًا، يؤدي ضبط تردد الخرج لمصدر الطاقة العاكس لمولد الأوزون إلى تغيير تردد العمل، وبالتالي تغيير طاقة تفريغ الجهد العالي- وتحقيق ضبط تركيز الأوزون.

يستخدم مولد الأوزون الموصوف في هذه المقالة طريقة تفريغ الهالة العازلة لتوليد الأوزون. يتكون بشكل رئيسي من أربعة أجزاء: نظام معالجة الهواء، نظام التبريد، مصدر الطاقة، غرفة التفريغ، ونظام تدمير غاز الأوزون. يظهر الرسم التخطيطي لمولد الأوزون الذي تمت مناقشته في هذه المقالة في الشكل، حيث يقوم ضاغط الهواء بضغط الهواء إلى جهاز تنقية الغاز وإزالة الرطوبة. يتم إدخال الهواء الجاف والنظيف الناتج إلى أنبوب توليد الأوزون، ويعمل مصدر طاقة عالي الجهد-على تشغيل أنبوب توليد الأوزون، مما يتسبب في التفريغ بين الأقطاب الكهربائية، وبالتالي تكوين تركيز معين من الأوزون في الهواء المتدفق عبر أنبوب توليد الأوزون. نظرًا لأن تفريغ الإكليل يسبب زيادة في درجة حرارة الأقطاب الكهربائية والسطح العازل، وبالتالي تسريع تحلل الأوزون، يجب تبريد أنبوب مولد الأوزون للتحكم في درجة حرارة التشغيل ضمن نطاق معين.

image.png

استخدمت مولدات الأوزون المبكرة طريقة الرفع المباشر-لأعلى تردد الطاقة. وميزة هذه الطريقة هي بنيتها البسيطة. ومع ذلك، نظرًا لأن تشغيل تردد الطاقة يتطلب قمم الجهد العالي لتحقيق تحريض الطاقة المطلوب، يجب أن يكون أداء عزل اللفات مرتفعًا، وتكون عملية اللف أكثر صعوبة. علاوة على ذلك، يؤدي تشغيل تردد الطاقة إلى حجم محول كبير، وتموج واستقرار غير مرضيين، وانخفاض كفاءة توليد الأوزون. في الوقت الحالي، أدى التطور السريع لإلكترونيات الطاقة وتكنولوجيا تحويل إمداد الطاقة إلى جعل إمدادات الطاقة ذات الجهد العالي- ذات التردد العالي أمرًا شائعًا، حيث وصلت إلى 50-100 كيلو هرتز، أو حتى 13.56 ميجا هرتز. تستخدم مولدات الأوزون الصناعية الحديثة بشكل أساسي مصادر طاقة عاكسة متوسطة-إلى-عالية التردد، وتستخدم تقنيات PWM والتبديل الناعم، مع ترددات تشغيل بشكل عام تتراوح بين 400-2000 هرتز، مما يؤدي إلى تحسين أداء الجهاز بشكل كبير وتقليل حجمه.