Во многих паровых процессах особенно важно, чтобы пар подавался как можно более сухим. Однако если пар не является перегретым, он уже на выходе из котла содержит влагу и, продвигаясь по системе, теряет тепло и постепенно конденсируется. Конденсатоотводчики позволяют удалять конденсат, стекающий по нижней части трубопровода, но не способны устранять влагу, увлечённую паровым потоком. Это означает, что обеспечить подачу сухого пара одними конденсатоотводчиками невозможно.

Даже при скорости потока около 10 м/с изменение направления движения и перепады давления могут привести к тому, что часть конденсата, текущего по нижней части трубопровода, увлекается паровым потоком. Для удаления этого увлечённого конденсата, движущегося со скоростью до 30 м/с, используется сепаратор.

Примеры увлечения конденсата паром

Принцип работы сепараторов основан на четырёх основных механизмах: механическое препятствие, достигаемая скорость потока, изменение направления движения и удар о поверхность. Наибольшая эффективность достигается при их сочетании, а не при использовании каждого по отдельности.

Например, в сепараторе, показанном ниже, установлены перегородки, которые изменяют направление потока и тем самым способствуют удалению части увлечённой влаги. Однако скорость потока может быть недостаточной для достижения высокой эффективности разделения, и значительная часть влаги остаётся в паре.

Другой принцип основан на действии центробежной силы: разделение пара и конденсата в этом случае происходит за счёт разницы их плотностей. Пар закручивается по спирали, и более тяжёлые капли конденсата отбрасываются к внутренней стенке сепаратора. Под действием силы тяжести конденсат стекает вниз, где установлен конденсатоотводчик, отводящий его из сепаратора.

Метод центробежной силы, применяемый в сепараторах TLV, объединяет все четыре механизма разделения и обеспечивает эффективность отделения до 98 %.

Наиболее часто сепараторы применяются для подачи сухого пара в процессы прямого парового нагрева, например при вулканизации резины, работе паровых утюгов или приготовлении пищи в промышленной пароварке. Кроме того, их используют в процессах распыления, при каталитических реакциях и консервировании мяса. В таких системах сепаратор устанавливают непосредственно перед паропотребляющим оборудованием, чтобы максимально эффективно отделять увлечённый конденсат перед использованием пара.

Помимо процессов прямого нагрева, установка сепараторов значительно повышает эффективность работы пароструйных эжекторов, турбин и нагревателей, используемых для получения перегретого пара.

Наряду с повышением качества пара, сепараторы имеют и другие преимущества: удаляя избыточную влагу из паропровода, они снижают риск гидроударов и эрозии, вызванной воздействием высокоскоростных капель воды.

Сфера применения сепараторов не ограничена паровыми системами. В установках со сжатым воздухом конденсат также образуется при снижении температуры ниже точки росы. Образующиеся капли воды увлекаются воздушным потоком, что приводит к снижению эффективности работы оборудования и другим проблемам в системе. Системы обдува и пистолеты-распылители — лишь два примера оборудования, для нормальной работы которого требуется сухой воздух.

Если в паровых системах сепараторы применяются совместно с конденсатоотводчиками, то в системах со сжатым воздухом их следует использовать вместе с влагоудалителями. За исключением этого различия, принцип работы, основанный на действии центробежной силы, остаётся столь же эффективным, как и в паровых системах.

Эффективность работы сепаратора может снизиться, если скорость или масса потока превысят пределы рабочего диапазона, предусмотренного конструкцией. Поэтому при выборе сепаратора важно учитывать не только диаметр подсоединяемого трубопровода, но и все факторы, влияющие на его производительность. Необходимо убедиться, что потери давления и скорость потока находятся в допустимых пределах.

При выборе также следует учитывать конструкцию сепаратора. Сепараторы выпускаются со встроенным конденсатоотводчиком или без него. Если встроенного отводчика нет, устанавливают отдельный.

В зависимости от расположения оборудования и условий эксплуатации внутри сепаратора может накапливаться значительное количество конденсата. Если применение модели со встроенным конденсатоотводчиком невозможно, необходимо точно подобрать отдельный отводчик по пропускной способности, чтобы он мог эффективно отводить образующийся конденсат.