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《沿面放電陶瓷片的工作原理》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、沿面放電陶瓷片的工作原理、應(yīng)用、問題與對策倪國年?眭英沿面放電陶瓷片是小型臭氧發(fā)生器的核心部件。當前陶瓷片的應(yīng)用范圍有逐步擴大的趨勢：由小型向中型，由空氣向水處理拓展。在陶瓷片的使用中，也遇到了一些問題。為了用好沿面放電陶瓷片，制造出性能優(yōu)良的臭氧發(fā)生器，本文在介紹沿面放電陶瓷片工作的基本原理之后，將我們多年來生產(chǎn)、考核、檢測的體會，以及跟用戶合作中遇到的一些問題列舉于后，并有針對地提供一些業(yè)已采取的有效解決辦法，供與會同行參考。沿面放電陶瓷片是利用陶瓷絕緣介質(zhì)表面上的沿面放電，產(chǎn)生低溫等離子體來實現(xiàn)臭氧發(fā)生功能的器件。沿面放電陶瓷片的結(jié)構(gòu)特點是：電極分別布置
2、在陶瓷基片的兩邊，如圖所示：正面為放電電極（一般為線狀），背面為感應(yīng)電極（通常為板狀），并接地。將不十分高的電壓作用在兩極上時，由于陶瓷基片的良好絕緣，很難出現(xiàn)放電通道。只有兩極間的電壓大于某臨界值，并以高頻正弦交流電作用時，在放電電極附近有限的表面上進行電暈放電。這時，陶瓷絕緣介質(zhì)表面相當于一個極板，在高頻高壓正弦交流電的作用下，放電電極附近表面處不斷地俘獲和發(fā)射電荷。當電壓達到正半周臨界起暈電壓Uth時，開始放電，正電荷聚向放電極附近的介質(zhì)表面，即電子被加速到很高能量從介質(zhì)表面?zhèn)鬏數(shù)椒烹婋姌O。隨著電壓升高，放電繼續(xù)，更多的正電荷被束縛在介質(zhì)表面，這一過程一
3、直持續(xù)到峰值電壓U。放電過程停止，介質(zhì)表面正電荷并不消失。當電壓開始下降時，介質(zhì)表面正電荷仍不動，放電并不發(fā)生，一直持續(xù)降到負半周臨界起暈電壓-Uth，這時放電開始，介質(zhì)表面的正電荷離開，負電荷積聚于表面，即電子被加速到很高能量從放電電極傳輸?shù)浇橘|(zhì)表面，這一過程持續(xù)到負半周峰值電壓-Up，放電過程停止。當電壓再次升高到正半周臨界起暈電壓Uth時，正電暈放電又開始，整個放電過程就是這樣交替進行的，因此，沿面放電過程就是介質(zhì)表面的靜電平衡狀態(tài)反復建立和破壞，表面氣體的反復擊穿而介質(zhì)表面上反復充放異性電荷的過程。根據(jù)沿面放電陶瓷片的工作原理，影響其放電的因素很多，例
4、如，介質(zhì)材料的絕緣性能、電極的結(jié)構(gòu)配置、電極表面的氣體條件以及激勵電源的性能參數(shù)等。七、八十年代日本人研究表明，沿面放電器件的材料選用鎢電極和AL203陶瓷基片較好，因為鎢的熱膨脹系數(shù)與AL203陶瓷相近，受熱后電極不會與陶瓷脫開，同時，陶瓷基片具有較好的絕緣性和機械強度。所以，這種沿面放電器件有良好的電、機械、熱和化學性能。然而，制造性能優(yōu)良的臭氧發(fā)生器，除合理選用臭氧陶瓷器件外，還必須注重各方面的影響因素。實驗證明：l、放電能量隨供電電壓峰值Upp的增大而增大，同時放電發(fā)光長度也隨Upp的增大而加長，一般在空氣中，當Upp為6-8KV時，放電發(fā)光長度為2.
5、5-3.4mm，所以，Upp越高，臭氧產(chǎn)量越高。2、沿面放電器件的臨界起暈電壓Uth值是供電頻率f的函數(shù)，f越大，Uth越低，即在高頻條件下，沿面放電陶瓷片具有更低的起始工作電壓，有利于臭氧產(chǎn)率的提高。臨界起暈電壓Uth還與氣體條件有關(guān)，不同的氣源和工作環(huán)境，會影響Uth的大小和放電過程進行的完善程度，可直接影響臭氧產(chǎn)量。3、沿面放電陶瓷片在未放電時，表現(xiàn)為純電容性質(zhì)，介質(zhì)表面充電面積越大，則電容越大。當放電時，器件可表現(xiàn)出電阻和電容二重性，它的特性除與充電面積有關(guān)，還受放電過程氣源和工作環(huán)境(溫度、濕度等)的影響，所以，沿面放電器件的阻容特性是動態(tài)的，在配置
6、供電電源時，必須注意要適應(yīng)它在不同使用條件下的阻容特性。下面列舉使用中的問題和對策。一、陶瓷片使用過程中，放電電極變細變短，臭氧產(chǎn)率下降的問題。在高頻高壓放電的情況下，即使放電電極是鎢燒結(jié)體，也難免電極材料的氧化和遷移。解決的辦法是在放電電極上覆蓋一層納米氧化鋁保護層。國外資料表明，氧化鋁可大幅提高鎢的抗氧化性。我們所做的考核證明了帶納米氧化鋁保護層的沿面放電陶瓷片壽命長，臭氧產(chǎn)率穩(wěn)定。二、陶瓷片工作時溫度升高，臭氧產(chǎn)率下降、氮氧化物增加的問題。由于陶瓷片放電時能量密度較高，溫升快，會使臭氧產(chǎn)率迅速下降。解決的辦法，正如大家熟知的：貼散熱器，強制風冷或水冷，這
7、就對陶瓷片的平整度提出了嚴格的要求。由于我們生產(chǎn)的沿面放電陶瓷片的電極是鎢燒結(jié)體，它的燒結(jié)溫度高，使陶瓷片難免有或大或小的翹曲變形，對此，我們采取了整平的工序，以確保片子的平整度能滿足用戶的使用要求。另外，要特別指出的是，隨陶瓷片工作溫度升高，還存在氮氧化物增高的問題。我們應(yīng)用美國BeckmenIndustrial公司的Model955NO／NOxAnalyzer儀器分析，對我們的鎢電極陶瓷片和某種材料電極的陶瓷片進行測試，其結(jié)果如下：鎢陶電瓷極片室溫25℃室內(nèi)空氣NOx濃度(PPM)1.56陶瓷片工作溫度25℃35℃46℃55℃62℃NOx濃度(PPM)3.
8、233.633.744.044.28某
