２０世紀９０年代以來，臭氧發生器在食品貯藏、 保鮮及加工中的應用受到了世（shì）界（jiè）工業發達國家的普遍重視，現已成為２１世紀開（kāi）發研究的熱點，極具商業（yè）應（yīng）用價值．工業上主要采用介質阻擋放電（ＤＢＤ）［１－３］的方法來獲得臭氧氣體．介質阻（zǔ）擋放電產生的熱量對臭氧發生器的性能有直接的影（yǐng）響，討論了冷（lěng）卻條件對臭氧產量的影響，本文中作者以試驗為依據，研究臭氧產量為（wéi）１ｋｇ／ｈ臭氧發生器的冷卻特性，討論工作氣體、冷卻水、冷卻油等的進口溫度對臭氧濃度（dù）和電耗（本文中臭氧濃度指臭氧的質量（liàng）濃度，電耗指臭（chòu）氧發生器（qì）的電耗）的影響，確定其運行參（cān）數。  
 
１ｋｇ／ｈ高頻臭氧發生器構成分析  
高頻管式臭氧發生（shēng）器按功能劃分，主要由臭氧發生管及其雙路冷卻係統、逆（nì）變（biàn）主電路（lù）及其驅動電路、 ＰＬＣ全自動監控及其保護係統和空氣（qì）預處（chù）理係統（tǒng）等部分組（zǔ）成［５－６］． 臭氧發生管是臭氧（yǎng）發生器的關鍵（jiàn）部件，其工作原理是利用介質阻擋放電產生臭（chòu）氧氣體（tǐ）．產量為１ｋｇ／ｈ的臭氧發生器采用２０根單管產量為５０ｇ／ｈ的臭氧發生管並聯（lián）運行，其外徑和長度各為１００ｍｍ和１３５０ｍｍ，平均有效放電麵積約為０．１３８７ｍ２；介電體采用性能優良的硼矽３．３玻璃，玻璃管直徑５０ｍｍ，長１０００ｍｍ，壁厚１．８ｍｍ；采用雙氣隙放電結構，主要構件包括內電極管、 介電管和外電（diàn）極管（guǎn）等．內外電極管分別作為接地極和（hé）高壓電極，材質均為鋁合金，玻璃管作為介電管置於內（nèi）、外電極管間，形成內外２個（gè）放電間隙．作為放電電極的２根鋁合金（jīn）管表麵均經陽極化（huà）處理，形（xíng）成極薄的（de）抗（kàng）氧（yǎng）化層．臭氧發（fā）生器運行時采用ＩＧＢＴ高壓逆變電路，工（gōng）作電壓的有效值為１０～１２ｋＶ，峰值為（wéi）１６～２０ｋＶ，工作頻率為１０５０Ｈｚ。   
臭氧發生器在放電過程中，氣體電離和介電體介質的損耗使放電單元間隙內的（de）熱量劇增，氣體工（gōng）作溫度上升，加劇了臭氧的分解反應［４］，不但減少了臭氧產量而且降低了臭氧濃度增加了電耗．因此，為保證臭氧（yǎng）發生管高效穩定工作，提（tí）高臭（chòu）氧產率，防止介電體熱擊穿，臭氧發生器通常采用水油雙路對高壓極和接地極（jí）進行（háng）冷卻，冷卻係統原理如圖１所示．係統一（yī）般采用自來水對接地極進行水冷，冷卻水采用開式循環，通過內部的鋁合金管流動；高壓極采用油冷，冷卻油采用閉式循環，沿外電極的（de）外表麵流動．冷卻水和冷卻油通過熱交換器換熱，將臭（chòu）氧發（fā）生管工作過程中（zhōng）產生的熱量及時吸收，從而降低工作溫度，提高臭氧產量。
 
２冷卻特性的（de）試（shì）驗研究  
試（shì）驗時，臭氧（yǎng）發生管的（de）工作電壓為１１ｋＶ，工作頻率為１０５０Ｈｚ，標準空氣流量為５０ｍ３／ｈ，冷卻水流量為（wéi）４０Ｌ／ｍｉｎ，工作氣體露點溫（wēn）度≤－４０～－４５℃，工作氣體絕對壓力０．２ＭＰａ．在此情況下采集（jí）數（shù）據，對在不同工作氣體溫度、冷卻水（油）進口溫度下臭氧（yǎng）發生器的（de）特性進行試（shì）驗研究，分析（xī）冷卻條件對臭（chòu）氧濃度和電耗的影響，為設計大（dà）型高頻臭氧發生（shēng）器的冷卻係統提供理論和實踐（jiàn）依據。
 
２．１工作氣體（tǐ）進口溫度對臭氧濃度（dù）和電耗的影響  
空氣是空氣源（yuán）型臭氧發生器的（de）工作氣體，經過壓縮和幹燥預處理後，空氣的溫度（dù）會略有（yǒu）上升．上升幅度 與空氣壓縮機的（de）壓縮比和功率儲備有關，一般要求空氣經預處理後的溫升不高於３℃．不同季節，空氣溫度的變化不同，若進（jìn）入臭氧（yǎng）發生管的空氣溫度上升，則會（huì）使放電氣隙的（de）工作溫度上升，導致臭氧濃度下降，其結果使臭氧產量下降，電耗增加．  
圖２（ａ）  是（shì）在冷卻水溫度為１５℃，冷卻油溫度為２３℃，空氣流量一定的條件下，工作氣體進口溫度對臭（chòu）氧濃度和電耗的影響．從圖２（ａ）可以看出，隨著工作氣體進口溫度上升（shēng），臭氧濃度明顯下降，工作氣體進口溫度與臭氧（yǎng）濃度近似呈線性關係，空氣每升高１０℃，濃度約降低１５％． 在（zài）冷卻（què）能力相（xiàng）同的試驗條件下，工作氣體進口溫（wēn）度對電耗的影響（xiǎng）比較（jiào）大（dà），隨著工作氣體進口溫度上（shàng）升，電耗增大，工（gōng）作氣體（tǐ）進口溫度每升高１０℃，電耗就增大約１０％．在不同的季節，高頻臭氧發生器的電耗也明顯不（bú）同．一般情況下，若要求臭氧（yǎng）濃度相同，則臭氧發生器在夏（xià）季所需的電能要比冬季高得多。
 
２．２冷卻水進口溫度對臭氧濃度和電耗的影響  
雙（shuāng）路冷卻（què）係統能夠有效控製臭氧發生管內工（gōng）作氣體的溫升，降低臭氧分解率，提高臭氧產量（liàng）．在臭氧發 生管中，冷（lěng）卻（què）水是（shì）臭氧發生管的主要冷卻介質，通常采用自（zì）來水．冷卻水的進口（kǒu）溫（wēn）度（即冷（lěng）卻水初溫）是關鍵參數（shù）． 圖２工（gōng）作氣體、冷卻（què）水和冷卻油的進口（kǒu）溫（wēn）度與臭氧濃度和電耗的關係  2 在工作氣體進口溫度為１５℃，冷卻水流量相（xiàng）同的情況下，冷卻水進口溫度與臭氧濃度之（zhī）間的關係曲線（xiàn）如（rú）圖２（ｂ）所示  隨著冷（lěng）卻水進口溫度升高，臭氧產（chǎn）量隨之（zhī）降低（dī），臭氧濃度（dù）也降低，冷卻水進口溫度與臭氧濃度近（jìn）似呈（chéng）線性關係．但當（dāng）冷卻水進口溫度在１２℃時（shí），臭氧濃（nóng）度達到最大，而冷卻水進口溫度在８℃時臭氧濃度反而比１２℃時小（xiǎo），這可能是冷卻水溫度過低（dī），會對臭氧濃度（dù）增加起到抑製（zhì）作用，所以冷卻水（shuǐ）溫度不宜過低（dī）．冷卻水溫度高於１２℃後，冷卻水溫每升高（gāo）１０℃，臭氧濃度（dù）約降（jiàng）低１０％． 由圖２（ｂ）可看（kàn）出（chū），冷卻水進口溫度在８～１６℃時，電耗隨冷卻水進（jìn）口溫度升高（gāo）而降低；在１６℃以上時，隨著冷卻水進（jìn）口溫度升高（gāo），電耗（hào）上升幅度較大；在冷卻水進口溫度（dù）為（wéi）１６℃時，電耗是最低的，因此可以１６℃作為最佳的冷卻水進口溫度．進一步試驗表明（míng），在高溫環境中，冷卻（què）水進口溫度的升高將導（dǎo）致電耗增大 。
 
在工作氣體進口溫度為１５℃，冷卻水（shuǐ）流量相同的情況下，冷（lěng）卻水進口溫度（dù）與臭氧濃度之（zhī）間的關係曲線如圖２（ｂ）所示．隨著冷卻水進口溫（wēn）度升高，臭氧產量（liàng）隨（suí）之降低，臭氧濃度也降低，冷卻水進口溫度與臭氧濃度近似呈線（xiàn）性關係．但當冷卻水進口溫度在１２℃時，臭氧濃度達到最大，而冷卻水進口溫度在（zài）８℃時臭（chòu）氧濃度反而比１２℃時小，這可能是冷卻水溫度（dù）過低，會對臭氧濃度增加起到抑製（zhì）作用，所以冷卻水溫度不宜過低．冷卻水溫度高於１２℃後，冷卻水溫每升高１０℃，臭氧濃度約（yuē）降低１０％． 由圖２（ｂ）可（kě）看出，冷卻（què）水進（jìn）口溫度在８～１６℃時，電耗隨冷（lěng）卻水進口溫度（dù）升高而（ér）降低；在１６℃以上（shàng）時，隨著冷卻水進（jìn）口溫度升高，電耗上升幅度較大；在（zài）冷卻水進口溫度為１６℃時，電耗是最低的，因此可以１６℃作為最佳的冷卻水（shuǐ）進口溫度（dù）．進一步試驗表明，在高溫環境中，冷卻水進（jìn）口溫度的升高將導致電耗（hào）增大。
 
２．３冷卻油進口溫度對臭（chòu）氧（yǎng）濃度和電耗的影響  
在雙路冷卻係統中，冷卻油與高壓電極接觸並在其上流動（dòng），通過電極管徑向導熱，對工作（zuò）氣體和臭氧發生管進行冷卻．由於冷卻（què）油的傳熱係數對冷（lěng）卻（què）效果的影響較大，因此采用導熱性能較（jiào）好的變壓器油。 
在工作（zuò）氣體進口溫度為１５℃，冷卻（què）油流（liú）量相同的情況下，冷卻油進口溫度與臭氧濃（nóng）度的關係曲線如圖 ２（ｃ）所示，可以看出，冷卻油溫（wēn）度在１８～２４℃時（shí）臭氧濃度隨冷卻油進口溫度變化幅度不大；在（zài）２４℃以上時， 隨著冷卻油（yóu）進（jìn）口溫度升高，臭氧濃度下降幅度較（jiào）大． 冷卻油進口溫度與電（diàn）耗之間的變化曲線（xiàn）如圖（tú）２（ｃ）所示（shì），從圖中可以看出，冷卻油（yóu）進口溫度（dù）與電（diàn）耗（hào）間呈非線性關係，當冷卻（què）油進口（kǒu）溫度在１８～２７℃間變化時，電耗變化幅度較小，當冷卻油進口溫度在２７～３６℃間變化時，電（diàn）耗的變化幅度較大。