Co to jest separator pary?

Urządzenie do oddzielania pary służy do usuwania pary wodnej z pary. Chociaż termin może odnosić się do specjalistycznego zestawu urządzeń współpracujących, separatorem pary może być wszystko, co eliminuje nadmiar pary wodnej z pary w celu zwiększenia sprawności cieplnej silnika parowego. Produkt końcowy separatora wilgoci parowej jest określany jako para „sucha”, chociaż nadal zawiera wodę w stanie gazowym. Separatory pary są stosowane we wszystkim, od klasycznych lokomotyw parowych po nowoczesne układy turbin napędzane rozszczepieniem jądrowym.

Zwykła lub „mokra” para, która nie przeszła przez separator pary, zawiera zawieszone kropelki wody, które są nadal w stanie ciekłym. Powstają one, gdy woda jest wystarczająco podekscytowana ciepłem procesu wrzenia, aby uwolnić się od większej masy cieczy, ale energia przekazana cząsteczkom nie jest wystarczająco duża, aby złamać napięcie powierzchniowe kropelek. Te kropelki są nie tylko nadal płynne, ale także zawierają jądra, wokół których gazowa para może łatwiej ochładzać się i skraplać.

W bardziej podstawowym przykładzie lokomotywy parowej nad kotłem umieszczona jest kopuła parowa, która pełni rolę separatora pary. Para w drodze z kotła do tłoków napędzających silnik musi przechodzić w górę do kopuły parowej iz powrotem w dół. Taka konstrukcja tworzy pasywny separator pary. Para wodna, która jest uwięziona przez oddzielacz pary, w przeciwnym razie przedostałaby się do cylindrów tłoka i tam uległaby kondensacji. Gdyby pozwolić na kondensację w wystarczająco dużej ilości, woda utworzyłaby nieściśliwą masę wewnątrz cylindra tłoka, tworząc stan zwany blokadą hydrauliczną, który powoduje awarię całego silnika.

Podczas gdy niektóre nowoczesne silniki parowe nadal używają kopuły parowej, ta forma separatora pary może być uzupełniona innymi separatorami wilgoci, a para może przechodzić przez kilka separatorów, zanim dotrze do turbin. Niektóre pasywne separatory pary mogą zawierać wąskie rurki, zawory lub łopatki, które utrudniają przepływ kropel cieczy i zawracają zebraną wodę do kotła. Mogą być one utworzone w taki sposób, aby przepływająca przez nie para wirowała, zwiększając wydajność urządzenia.

Zagrożenia są różne w silniku napędzanym turbiną, potrzeba i funkcja separatora pary są zasadniczo takie same. Krople wody w parze wysokociśnieniowej przepływającej nad turbinami w nowoczesnych elektrowniach mogą uszkodzić łopatki turbiny i inne części. Ponadto kondensacja na łopatkach i częściach turbiny może z czasem prowadzić do erozji. Chociaż tego rodzaju uszkodzenie może nie być tak katastrofalne jak blokada hydrauliczna, nadal znacznie skróci żywotność turbiny.