Un dispositif séparateur de vapeur est utilisé pour éliminer la vapeur d’eau de la vapeur. Bien que le terme puisse désigner un ensemble spécialisé d’équipements fonctionnant de concert, un dispositif séparateur de vapeur peut être tout ce qui élimine l’excès de vapeur d’eau de la vapeur afin d’augmenter l’efficacité thermique d’un moteur à vapeur. Le produit final d’un séparateur d’humidité vapeur est appelé vapeur sèche, bien qu’il contienne toujours de l’eau à l’état gazeux. Les séparateurs de vapeur sont utilisés dans tout, des moteurs de locomotives à vapeur classiques aux systèmes de turbines modernes entraînés par la fission nucléaire.
La vapeur ordinaire ou humide qui n’a pas traversé un séparateur de vapeur contient des gouttelettes d’eau en suspension qui sont encore à l’état liquide. Ceux-ci sont créés lorsque l’eau est suffisamment excitée par la chaleur du processus d’ébullition pour se libérer de la plus grande masse de liquide, mais l’énergie transmise aux molécules n’est pas assez grande pour briser la tension superficielle des gouttelettes. Non seulement ces gouttelettes sont encore liquides, mais elles présentent également des noyaux autour desquels la vapeur gazeuse peut plus facilement se refroidir et se condenser.
Dans l’exemple plus basique de la locomotive à vapeur, un dôme à vapeur est placé au-dessus de la chaudière pour servir de séparateur de vapeur. La vapeur passant de la chaudière aux pistons entraînant le moteur doit remonter dans le dôme de vapeur et redescendre. Cette conception crée un séparateur de vapeur passif. La vapeur d’eau piégée par le séparateur de vapeur passerait sinon dans les cylindres du piston et s’y condenserait. Si on la laissait se condenser en quantité suffisante, l’eau créerait une masse non compressible à l’intérieur du cylindre du piston, créant une condition appelée verrouillage hydraulique, qui entraînerait la défaillance de l’ensemble du moteur.
Alors que certaines machines à vapeur modernes utilisent encore un dôme à vapeur, cette forme de séparateur de vapeur peut être complétée par d’autres séparateurs d’humidité, et la vapeur peut traverser plusieurs séparateurs avant d’atteindre les turbines. Certains séparateurs de vapeur passifs peuvent inclure des tubes étroits, des vannes ou des aubes qui découragent le passage des gouttelettes de liquide et renvoient toute l’eau récupérée à la chaudière. Ceux-ci peuvent être formés de manière à faire tourbillonner la vapeur qui les traverse, augmentant l’efficacité du dispositif.
Les dangers sont différents dans un moteur à turbine, la nécessité et la fonction d’un séparateur de vapeur sont essentiellement les mêmes. Les gouttelettes d’eau dans la vapeur à haute pression circulant sur les turbines des centrales électriques modernes peuvent endommager les aubes de la turbine et d’autres pièces. De plus, la condensation sur les aubes et les parties de la turbine peut entraîner une érosion au fil du temps. Bien que ce type de dommage ne soit pas aussi catastrophique que le verrouillage hydraulique, il réduira néanmoins considérablement la durée de vie d’une turbine.