Was ist ein Dampfabscheider?

Eine Dampfabscheidervorrichtung wird verwendet, um Wasserdampf aus Dampf zu entfernen. Während sich der Begriff auf einen spezialisierten Satz von Geräten beziehen kann, die zusammen arbeiten, kann eine Dampfabscheidervorrichtung alles sein, was überschüssigen Wasserdampf aus Dampf entfernt, um den thermischen Wirkungsgrad eines dampfbasierten Motors zu erhöhen. Das Endprodukt eines Dampf-Feuchtigkeitsabscheiders wird als „trockener“ Dampf bezeichnet, obwohl er noch Wasser in gasförmigem Zustand enthält. Dampfabscheider werden in allem eingesetzt, von klassischen Dampflokomotiven bis hin zu modernen Turbinensystemen, die durch Kernspaltung angetrieben werden.

Normaler oder „nasser“ Dampf, der keinen Dampfabscheider passiert hat, enthält schwebende Wassertröpfchen, die sich noch in flüssigem Zustand befinden. Diese entstehen, wenn Wasser durch die Hitze des Siedeprozesses ausreichend angeregt wird, um sich von der größeren Flüssigkeitsmasse zu lösen, aber die den Molekülen verliehene Energie ist nicht groß genug, um die Oberflächenspannung der Tröpfchen zu brechen. Diese Tröpfchen sind nicht nur noch flüssig, sondern stellen auch Kerne dar, um die sich gasförmiger Dampf leichter abkühlen und kondensieren kann.

Im einfacheren Beispiel der dampfbetriebenen Lokomotive wird ein Dampfdom über dem Kessel platziert, um als Dampfabscheider zu dienen. Dampf muss auf dem Weg vom Kessel zu den die Maschine antreibenden Kolben in den Dampfdom nach oben und wieder nach unten gelangen. Durch diese Konstruktion entsteht ein passiver Dampfabscheider. Vom Dampfabscheider aufgefangener Wasserdampf würde sonst zu den Kolbenzylindern gelangen und dort kondensieren. Wenn es in ausreichender Menge kondensieren würde, würde das Wasser im Kolbenzylinder eine nicht komprimierbare Masse erzeugen, was zu einem Zustand namens hydraulische Sperre führt, der 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 passieren, bevor er die Turbinen erreicht. Einige passive Dampfabscheider können schmale Rohre, Ventile oder Leitschaufeln enthalten, die den Durchgang von Flüssigkeitströpfchen verhindern und jegliches gewonnenes Wasser zum Kessel zurückführen. Diese können so ausgebildet sein, dass der durch sie hindurchtretende Dampf verwirbelt wird, wodurch die Effizienz der Vorrichtung erhöht wird.

Bei einem Turbinenmotor sind die Gefahren unterschiedlich, der Bedarf und die Funktion eines Dampfabscheiders sind im Wesentlichen gleich. Wassertropfen im Hochdruckdampf, der in modernen Kraftwerken über Turbinen läuft, 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 Schaden ist zwar nicht so katastrophal wie eine hydraulische Sperre, verkürzt aber dennoch die Lebensdauer einer Turbine erheblich.