O que é um separador de vapor?

Um dispositivo separador de vapor é usado para remover o vapor de água do vapor. Embora o termo possa se referir a um conjunto especializado de equipamentos trabalhando em conjunto, um dispositivo separador de vapor pode ser qualquer coisa que elimine o excesso de vapor de água do vapor, a fim de aumentar a eficiência térmica de um motor a vapor. O produto final de um separador de umidade de vapor é referido como vapor "seco", embora ainda contenha água em estado gasoso. Os separadores de vapor são usados ​​em tudo, desde os clássicos motores de locomotivas a vapor até os modernos sistemas de turbinas acionados por fissão nuclear.

O vapor regular ou "úmido" que não passou por um separador de vapor contém gotas suspensas de água que ainda estão no estado líquido. Estes são criados quando a água é excitada o suficiente pelo calor do processo de ebulição para se libertar da maior massa de líquido, mas a energia transmitida às moléculas não é suficiente para quebrar a tensão superficial das gotículas. Essas gotículas não são apenas líquidas, mas também apresentam núcleos em torno dos quais o vapor gasoso pode esfriar e condensar com mais facilidade.

No exemplo mais básico da locomotiva a vapor, uma cúpula a vapor é colocada acima da caldeira para atuar como um separador de vapor. O vapor que vai da caldeira aos pistões que acionam o motor deve passar para a cúpula de vapor e voltar a descer. Esse design cria um separador de vapor passivo. Caso contrário, o vapor de água preso pelo separador de vapor passaria para os cilindros do pistão e condensaria lá. Se for permitido condensar em quantidade suficiente, a água criaria uma massa não compressível dentro do cilindro do pistão, criando uma condição chamada trava hidráulica, que causa a falha de todo o motor.

Embora alguns motores a vapor modernos ainda usem uma cúpula a vapor, essa forma de separador de vapor pode ser aumentada por outros separadores de umidade, e o vapor pode passar por vários separadores antes de atingir as turbinas. Alguns separadores de vapor passivos podem incluir tubos estreitos, válvulas ou palhetas que desencorajam a passagem de gotículas de líquido e devolvem a água colhida à caldeira. Estes podem ser formados de tal maneira que o vapor que passa através deles agite, aumentando a eficiência do dispositivo.

Os perigos são diferentes em um motor acionado por turbina, a necessidade e a função de um separador de vapor são essencialmente as mesmas. Gotas de água no vapor de alta pressão que atravessa turbinas nas modernas usinas de geração de energia podem danificar as pás da turbina e outras partes. Além disso, a condensação nas pás e partes da turbina pode levar à erosão ao longo do tempo. Embora esse tipo de dano possa não ser tão catastrófico quanto a trava hidráulica, ele ainda diminuirá bastante a vida útil de uma turbina.