Was ist ein Dampfabscheider?
Eine Dampfabscheidevorrichtung wird verwendet, um Wasserdampf aus dem Dampf zu entfernen. Während sich der Begriff auf eine spezielle Gruppe von Geräten beziehen kann, die zusammenarbeiten, kann eine Dampfseparatorvorrichtung alles sein, was überschüssigen Wasserdampf aus dem Dampf entfernt, um den thermischen Wirkungsgrad eines Dampfmotors zu erhöhen. Das Endprodukt eines Dampf-Feuchtigkeitsabscheiders wird als "trockener" Dampf bezeichnet, obwohl er noch Wasser in gasförmigem Zustand enthält. Dampfabscheider werden in allen Bereichen eingesetzt, von klassischen Dampflokomotiven bis zu modernen Turbinensystemen, die durch Kernspaltung angetrieben werden.
Normaler oder "nasser" Dampf, der keinen Dampfabscheider passiert hat, enthält suspendierte Wassertröpfchen, die sich noch in flüssigem Zustand befinden. Diese entstehen, wenn Wasser durch die Hitze des Siedevorgangs so stark angeregt wird, dass es sich von der größeren Flüssigkeitsmasse löst. Die den Molekülen verliehene Energie reicht jedoch nicht aus, um die Oberflächenspannung der Tröpfchen zu brechen. Diese Tröpfchen sind nicht nur noch flüssig, sondern enthalten auch Kerne, um die sich gasförmiger Dampf leichter abkühlen und kondensieren kann.
In dem grundlegenderen Beispiel der dampfbetriebenen Lokomotive ist ein Dampfdom über dem Kessel angeordnet, um als Dampfabscheider zu wirken. Dampf auf dem Weg vom Kessel zu den Kolben, die den Motor antreiben, muss in den Dampfdom und wieder nach unten geleitet werden. Diese Konstruktion schafft einen passiven Dampfabscheider. Wasserdampf, der vom Dampfabscheider aufgefangen wird, würde sonst zu den Kolbenzylindern gelangen und dort kondensieren. Wenn das Wasser in ausreichender Menge kondensieren würde, würde sich im Inneren des Kolbenzylinders eine nicht komprimierbare Masse bilden, die zu einem Zustand führt, der als hydraulische Blockierung bezeichnet wird und zum Ausfall des gesamten Motors führt.
Während einige moderne Dampfmaschinen noch einen Dampfdom verwenden, kann diese Form des Dampfabscheiders durch andere Feuchtigkeitsabscheider ergänzt werden, und der Dampf kann mehrere Abscheider durchlaufen, bevor er die Turbinen erreicht. Einige passive Dampfabscheider können schmale Rohre, Ventile oder Leitschaufeln enthalten, die den Durchtritt von Flüssigkeitströpfchen verhindern und geerntetes Wasser in den Kessel zurückführen. Diese können so ausgebildet sein, dass der durch sie strömende Dampf verwirbelt und die Effizienz der Vorrichtung erhöht.
Die Gefahren sind bei einem turbinengetriebenen Motor unterschiedlich, Bedarf und Funktion eines Dampfabscheiders sind im Wesentlichen gleich. Wassertropfen im Hochdruckdampf, die in modernen Kraftwerken über Turbinen laufen, können die Turbinenschaufeln und andere Teile beschädigen. Außerdem kann Kondensation an den Schaufeln und Teilen der Turbine mit der Zeit zu Erosion führen. Diese Art von Beschädigung ist möglicherweise nicht so katastrophal wie eine hydraulische Verriegelung, verkürzt jedoch die Lebensdauer einer Turbine erheblich.