Un dispositivo separatore di vapore viene utilizzato per rimuovere il vapore acqueo dal vapore. Sebbene il termine possa riferirsi a un insieme specializzato di apparecchiature che lavorano di concerto, un dispositivo separatore di 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 a vapore è indicato come vapore “secco”, sebbene contenga ancora acqua allo stato gassoso. I separatori di vapore sono utilizzati in tutto, dai classici motori delle locomotive a vapore ai moderni sistemi a turbina azionati dalla fissione nucleare.
Il vapore normale o “umido” che non è passato attraverso un separatore di vapore contiene gocce d’acqua in sospensione che sono ancora allo stato liquido. Questi si creano quando l’acqua è abbastanza eccitata dal calore del processo di ebollizione per liberarsi della maggiore massa di liquido, ma l’energia impartita alle molecole non è abbastanza grande da rompere la tensione superficiale delle goccioline. Non solo queste goccioline sono ancora liquide, ma presentano anche nuclei attorno ai quali il vapore gassoso può raffreddarsi e condensarsi più facilmente.
Nell’esempio più elementare della locomotiva a vapore, una cupola di vapore è posta sopra la caldaia per fungere da separatore di vapore. Il vapore nel suo percorso dalla caldaia ai pistoni che azionano il motore deve passare nella cupola del vapore e tornare indietro. Questo design crea un separatore di vapore passivo. Il vapore acqueo intrappolato dal separatore di vapore passerebbe altrimenti ai cilindri del pistone e lì condenserebbe. Se lasciata condensare in quantità sufficiente, 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 utilizzano ancora una cupola di 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 goccioline di liquido e restituiscono l’acqua raccolta alla caldaia. Questi possono essere formati in modo tale da far vorticare 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 gocce d’acqua nel vapore ad alta pressione che scorre sulle turbine nei moderni impianti di produzione di energia possono danneggiare le pale della turbina e altre parti. Inoltre, la condensa sulle pale e su parti della turbina può portare all’erosione nel tempo. Sebbene questo tipo di danno possa non essere così catastrofico come il blocco idraulico, ridurrà comunque notevolmente la durata di una turbina.