ازن ژنراتور آب خنک

سیستم تولید ازنی که از چیلر یا رادیاتور برای خنک کاری الکترودها استفاده می نماید را ازن ژنراتور آب خنک می نامند. اثربخش ترین روش تولید گاز ازن، روش تخلیه الکتریکی محسوب می شود که در آن یک قوس الکتریکی بین دو الکترود غیر همنام (کاتود و آنود) در هوا ایجاد شده و باعث تجزیه بخشی از مولکولهای اکسیژن می گردد. اتم های جدا شده اکسیژن ضمن پیوند مجدد با سایر مولکول های اکسیژن، تشکیل مولکون ازن را می دهند که این عمل حرارت بسیار زیادی تولید می نماید.

ازن ژنراتور آب خنک یکی از پیشرفته ترین انواع دستگاه های تولید ازن است که با بهره گیری از سیستم خنک کننده آبی، کارایی و راندمان بالایی را ارائه می دهد. این دستگاه ها به ویژه در کاربردهای صنعتی و محیط هایی با نیاز به تولید ازن در حجم بالا مورد استفاده قرار می گیرند. در ادامه به بررسی ساختار، مزایا و کاربردهای این نوع ازن ساز پرداخته ایم.

عملکرد ازن ژنراتور آب خنک

ازن ژنراتورهای آب خنک با استفاده از تخلیه الکتریکی کرونا، مولکول های اکسیژن (O₂) را به ازن (O₃) تبدیل می کنند. در این فرایند، گرمای قابل توجهی تولید می شود که در دستگاه های معمولی می تواند منجر به کاهش راندمان و افزایش استهلاک شود. سیستم آب خنک با استفاده از یک مدار بسته یا باز، گرمای ایجاد شده را دفع کرده و دمای عملکرد دستگاه را در سطح ایده آل حفظ می کند. این ویژگی باعث می شود تولید ازن با پایداری بیشتری انجام شود و دستگاه در طولانی مدت بازدهی بالاتری داشته باشد.

اجزای اصلی ازن ژنراتور آب خنک

1. محفظه تولید ازن: شامل الکترودهای تخلیه کرونا و سیستم ورودی اکسیژن.
2. سیستم خنک کننده آبی: شامل پمپ ها، مبدل های حرارتی و مسیرهای جریان آب.
3. منبع تغذیه و کنترل کننده ها: تنظیم ولتاژ و جریان برای تولید پایدار ازن.
4. سیستم ایمنی: حسگرهای دما، فشار و نشتی برای حفظ عملکرد بهینه دستگاه.

مزایای ازن ژنراتور آب خنک

1. افزایش راندمان تولید ازن: با کنترل دمای الکترودها، راندمان تولید ازن به حداکثر می رسد.
2. کاهش استهلاک قطعات: خنک سازی مداوم مانع از گرم شدن بیش ازحد قطعات شده و عمر مفید دستگاه را افزایش می دهد.
3. کارایی بالا در محیط های صنعتی: مناسب برای صنایعی که نیاز به تولید حجم زیادی ازن دارند.
4. مصرف انرژی بهینه: در مقایسه با سیستم های هواخنک، مدل های آب خنک انرژی کمتری برای خنک سازی نیاز دارند.
5. کاهش نویز و حرارت محیطی: این دستگاه ها نسبت به مدل های دیگر صدای کمتری تولید کرده و تأثیر کمتری بر دمای محیط دارند.
6. پایداری عملکرد در شرایط سخت: قابلیت کارکرد مداوم بدون افت کیفیت تولید ازن.

کاربردهای ازن ژنراتور آب خنک

• تصفیه آب و فاضلاب: حذف آلاینده های میکروبی و ترکیبات آلی در حجم های بالا.
• صنایع غذایی و آشامیدنی: ضدعفونی خطوط تولید و افزایش ماندگاری محصولات.
• استریل سازی در صنایع پزشکی و دارویی: از بین بردن باکتری ها و ویروس ها در محیط های حساس.
• حذف بو و گازهای آلاینده در صنایع پتروشیمی و شیمیایی.
• استفاده در استخرها و مجموعه های آبی: کاهش نیاز به مواد شیمیایی ضدعفونی کننده.
• صنایع کاغذ و نساجی: سفیدکنندگی و حذف آلاینده های شیمیایی.

مقایسه ازن ژنراتور آب خنک و هواخنک

ویژگی ها	مدل آب خنکمدل	هواخنک
راندمان تولید ازن	بالا	متوسط
استهلاک قطعات	کم	بیشتر
نویز و حرارت محیطی	کم	بیشتر
مصرف انرژی	بهینه تر	بیشتر
کاربرد در حجم بالا	بسیار مناسب	محدود

نکات مهم در انتخاب و استفاده از ازن ژنراتور آب خنک

1. ظرفیت تولید ازن: بسته به نیاز صنعت موردنظر، ظرفیت دستگاه باید به درستی انتخاب شود.
2. کیفیت سیستم خنک کننده: استفاده از آب باکیفیت و بدون رسوبات برای جلوگیری از گرفتگی مسیرهای خنک کننده ضروری است.
3. نگهداری و سرویس دوره ای: بررسی منظم عملکرد سیستم خنک کننده و الکترودها برای حفظ بازدهی دستگاه اهمیت زیادی دارد.
4. کنترل کیفیت ازن تولیدی: اندازه گیری سطح ازن خروجی برای اطمینان از عملکرد بهینه دستگاه.

ازن ژنراتور آب خنک یک گزینه ایده آل برای صنایعی است که نیاز به تولید ازن پایدار و با راندمان بالا دارند. با توجه به مزایای این سیستم از جمله افزایش بهره وری، کاهش استهلاک و عملکرد پایدار، استفاده از آن در محیط های صنعتی به شدت توصیه می شود. در هنگام انتخاب این نوع دستگاه، بررسی ظرفیت تولید، کیفیت سیستم خنک کننده و شرایط نگهداری می تواند نقش مهمی در افزایش کارایی و عمر مفید دستگاه داشته باشد. با رعایت این نکات، می توان ازن ژنراتور آب خنک را به عنوان یک راه حل مطمئن و کارآمد در سیستم های تصفیه و گندزدایی به کار برد.

تصویر زیر نیز روش تولید ازن با تکنولوژی کرونا دیس شارژینک یا تخلیه الکتریکی کرونا را نشان می دهد:

کارایی دستگاه های ژنراتورهای ازن توسط بسیاری از عوامل تعیین می شود. شرایط عملیاتی مانند کیفیت گاز ورودی به دستگاه و به ویژه شرایط خنک سازی از اهمیت بالایی برخوردار هستند.

نکته حائز اهمیت در همه دستگاه ها، سیستم خنک سازی می باشد. ویژگی مشترک در همه آآنها، گرم شدن و افزایش دمای این دستگاه ها در حین تولید ازن می باشد. خنک سازی ژنراتورهای ازن کاملاً ضروری است، زیرا واکنش های تخریب اکسیژن و تولید ازن با افزایش دما به طور تصاعدی افزایش می یابد. این خنک سازی ها میتواند با فن های قوی (ایرکولیبگ یا خنک سازی با هوا) یا واتر کولینگ (خنک سازی با آب) انجام شود.

تبدیل اکسیژن به ازن نیاز به انتقال انرژی دارد. این انتقال انرژی، گرما را به عنوان محصول جانبی تولید می کند. این گرما یا باید توسط فن هایی برای خنک کننده هوا یا آب برای خنک سازی آب یا هر دو از ژنراتور ازن خارج شود. اکثر دستگاه های کوچک با هوا خنک می شوند و اکثر ازن سازهای بزرگ با آب خنک می شوند.

سیستمهای هواخنک ساده تر بوده و به اجزای کمتری نیاز دارند. بنابراین، دستگاه های هواخنک معمولاً برای کاربردهای ازن با ابعاد کوچک تا متوسط استفاده می شود.

با افزایش مقیاس تولید ازن بار حرارتی افزایش می یابد، بنابراین مولدهای بزرگ ازن همگی با آب سرد می شوند زیرا خنک سازی هوا گزینه مناسبی نخواهد بود. افزایش دمای ژنراتورهای ازن با سیستم هوا خنک بیشتر از ژنراتورهای ازن آب می باشد و ازن با بازده کمتری تولید می کنند.

ازن ژنراتورهای آب خنک نیاز به عبور آب خنک کننده از ولتاژهای بالا دارند که برای تولید ازن مورد استفاده قرار می گیرند. این می تواند در بعضی از مکانها، به ویژه در محیط های کثیف که کیفیت هوا ضعیف است و ممکن است بر روی اجزای سازنده ازن خاک و چرک ایجاد شود، یک ایمنی خطر باشد.

ازن ژنراتور با سیستم آب خنک

متداول ترین روش برای خنک کردن یک ژنراتور ازن، جریان آب در تماس نزدیک با الکترودها است. حذف گرما از شکاف تخلیه به پارامترهای مختلف بستگی دارد. توان برق ورودی، شرایط جریان آب خنک کننده، هندسه الکترود و خصوصیات مواد از جمله این موارد هستند.
کاهش همزمان دمای آب خنک کننده، تراکم توان اعمال شده و عرض شکاف، منجر به کاهش دمای گاز در شکاف تخلیه و در نتیجه افزایش کارایی تولید ازن می شود. به حداقل رساندن اختلاف دما بین ورودی و خروجی آب خنک کننده، بازده تولید ازن را نیز بهبود می بخشد.

با این وجود این معیار منجر به جریان آب خنک کننده زیاد و نیاز به خنک سازی اضافی آب خنک کننده و در نتیجه هزینه های عملیاتی و سرمایه بیشتر است. هزینه های مربوط به خنک سازی با افزایش جریان آب خنک کننده افزایش می یابد. همزمان با کاهش دمای متوسط آب خنک کننده، مصرف انرژی مولدهای ازن کاهش می یابد. در نتیجه برای سیستم های ازن ژنراتور با سیستم خنک سازی آب، حالت بهینه ای بین هزینه های عملیاتی و سرمایه وجود دارد که صرفه جویی قابل توجهی در مشتری ایجاد می کند.

این مدل ازن ژنراتور نیاز به سیستمی برای خنک سازی دارند. این خنک سازی شامل منبع تغذیه (PSU) و همچنین مخزن تولید کننده ازن است.

خروجی نامی یک دستگاه آب خنک به دمای هوای محیط و دمای آب ورودی برای رادیات خنک کاری آب گره خورده است. یک افت خاص در خروجی ازن معمولاً در هر درجه افزایش دما مشاهده می شود.

دستگاه های کوچک تر معمولاً از خنک کننده هوا و ژنراتورهای بزرگتر بهتر است از خنک کننده آب استفاده کنند. خنک کننده هوا به کاهش هزینه تولید کمک می کند، اما همچنین تولید را به شرایط محیطی تولید کننده ازن وابسته می کند. در بعضی موارد، دستگاه های هواخنک باید در اتاق های خنک زیر کولر کار کنند.

خنک سازی با آب هزینه تولید را افزایش می دهد، اما کنترل دما را بهبود می بخشد. در سیستم های بزرگ، آب تنها راه موثر برای انتقال مقدار گرمای تولید شده است. خنک سازی ماژول ازن ساز از سه طریق انجام می شود.

ذز این نوع از خنک سازی از سه نوع سیستم خنک کاری استفاده می شود:

• Once Through Systems (سیستم‌های یک بار گذر): در این سیستم‌ها، آب از یک منبع (مثل رودخانه، دریاچه یا آب شهری) گرفته شده، از طریق مبدل حرارتی عبور می‌کند تا گرما را جذب کند و سپس مستقیماً به محیط (مانند رودخانه یا فاضلاب) تخلیه می‌شود.
• Indirect/Once Through Systems (سیستم های غیرمستقیم/یک‌بار گذر): این سیستم ترکیبی از روش یک‌بار گذر و یک چرخه غیرمستقیم است. در این روش، آب در یک مدار بسته حرکت می‌کند و گرما را از یک مبدل حرارتی دیگر دریافت یا دفع می‌کند، اما در نهایت باز هم آب در بخش خنک کننده یک‌بار مصرف شده و تخلیه می‌شود.
• Closed Loop Systems with Chillers (سیستم های حلقه بسته با چیلر): در این سیستم‌ها، آب یا سیال خنک کننده در یک مدار بسته حرکت کرده و مجدداً استفاده می‌شود. یک چیلر (چیلر تراکمی یا جذبی) گرمای آب را می‌گیرد و از بین می‌برد، بدون اینکه آب به هدر برود.

وجود آب با کیفیت خوب و دمای آب از عوامل انتخاب منبع آب خنک کننده است. دلتا T یا اختلاف دما در سطح ژنراتور ازن معمولاً از 5 تا 10 درجه فارنهایت مشخص می شود. جریان آب خنک کننده برای لوله و محفظه تولید کننده ازن می تواند بین 0.6 تا 1.2 گرم بر کیلووات قدرت مصرفی باشد. ممکن است از آب اضافی برای خنک کردن PSU در سیستم های بسیار بزرگ استفاده شود. این ارقام به دمای آب خنک کننده بستگی دارد.

کیفیت آب خنک کننده برای جلوگیری از پوسته پوسته شدن سطوح تبادل حرارت و / یا خوردگی ژنراتور اهمیت دارد. در بیشتر قسمتها، ژنراتورهای ازن آب خنک از فولاد ضد زنگ ساخته می شوند. افزایش سطح کلرید در آب بالای 50ppm می تواند منجر به خوردگی شود. مانند هر مبدل حرارتی، رسوب می‌تواند در سطوح تبادل حرارت تشکیل شود و اثر خنک کننده ژنراتور را کاهش دهد. با توجه به رسوب گذاری بیولوژیکی، برخی از ازن تولید شده را می توان برای حفظ کنترل میکرو بیولوژیکی استفاده کرد. با افزودن مواد شیمیایی می توان از جرم گیری حرارتی جلوگیری کرد.

قیمت ازن زنراتور آب خنک پارامتری وابسته به عواملی همچون ظرفیت، میزان ساعتی که دستگاه در حال تزریق ازن می باشد، منبع آبی که برای خنک کاری استفاده می شود و برخی پارامترهای دیگر دارد.