Che cos'è un separatore di vapore?
Un dispositivo di separazione del vapore viene utilizzato per rimuovere il vapore acqueo dal vapore. Mentre il termine può riferirsi a un set specializzato di apparecchiature che lavorano in concerto, un dispositivo di separazione del vapore può essere qualsiasi cosa che elimini il vapore acqueo in eccesso dal vapore al fine di aumentare l'efficienza termica di un motore a vapore. Il prodotto finale di un separatore di umidità del vapore viene definito vapore "secco", sebbene contenga ancora acqua allo stato gassoso. I separatori di vapore sono utilizzati in qualsiasi cosa, dai classici motori a locomotiva a vapore ai moderni sistemi di turbine azionati dalla fissione nucleare.
Il vapore regolare o "umido" che non è passato attraverso un separatore di vapore contiene goccioline d'acqua sospese che sono ancora allo stato liquido. Questi vengono creati quando l'acqua viene sufficientemente eccitata dal calore del processo di ebollizione per liberarsi dalla maggiore massa di liquido, ma l'energia impartita alle molecole non è abbastanza grande da interrompere la tensione superficiale delle goccioline. Queste goccioline non solo sono ancora liquide, ma presentano anche nuclei attorno ai quali il vapore gassoso può raffreddarsi e condensarsi più facilmente.
Nell'esempio più basilare della locomotiva a vapore, una cupola di vapore è posizionata sopra la caldaia per fungere da separatore di vapore. Il vapore proveniente dalla caldaia verso i pistoni che guidano il motore deve passare nella cupola del vapore e poi di nuovo verso il basso. Questo design crea un separatore di vapore passivo. Il vapore acqueo che è intrappolato dal separatore di vapore altrimenti passerebbe ai cilindri del pistone e si condenserebbe lì. Se lasciato condensare in quantità sufficientemente grande, l'acqua creerebbe una massa non comprimibile all'interno del cilindro del pistone, creando una condizione chiamata blocco idraulico, che provoca il guasto dell'intero motore.
Mentre alcuni moderni motori a vapore usano ancora una cupola a vapore, questa forma di separatore di vapore può essere aumentata da altri separatori di umidità e il vapore può passare attraverso diversi separatori prima di raggiungere le turbine. Alcuni separatori di vapore passivi possono includere tubi stretti, valvole o palette che scoraggiano il passaggio di gocce di liquido e restituiscono l'acqua raccolta alla caldaia. Questi possono essere formati in modo tale da far turbinare il vapore che li attraversa, aumentando l'efficienza del dispositivo.
I pericoli sono diversi in un motore a turbina, la necessità e la funzione di un separatore di vapore sono essenzialmente le stesse. Le goccioline d'acqua nel vapore ad alta pressione che circolano sulle turbine dei moderni impianti di generazione di energia possono danneggiare le pale della turbina e altre parti. Inoltre, la condensa sulle pale e sulle parti della turbina può portare all'erosione nel tempo. Mentre questo tipo di danno potrebbe non essere catastrofico come il blocco idraulico, ridurrà comunque notevolmente la durata di vita di una turbina.