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在很多工况，按照传统观念，汽水分离器是可装可不装的，但实际上，安装汽水分离器不单能提高设备的换热效率，而且能更好的保护减压阀、控制阀、流量计等阀门管件，减少故障率，延长寿命。再加上目前能源越来越贵，节能成了每个工厂最为迫切的工作，因此，现在安装汽水分离器对于每个工厂都是非常必要的！
湿蒸汽的产生 湿蒸汽就是指含有水分的蒸汽，是蒸汽系统中最需要关注的问题之一。 湿蒸汽中水分主要来源于： 1、不正确的锅炉水处理和短时间的峰值负荷会引起汽水共腾，锅炉水会被携带进入蒸汽主管。 2、蒸汽离开锅炉，由于管道的散热损失，部分蒸汽会冷凝。即使管道的保温再好，该过程也无法完全避免。 基于以上这些原因，蒸汽达到用汽点会相对较湿，也就是说蒸汽的干度较低。 为什么要汽水分离  1、由于蒸汽中水分的存在降低了蒸汽的热焓，同时由于水滴携带很多杂质，也导致管道和换热设备表面形成污垢，因此而降低设备的换热效率，影响产品质量，也会导致设备更易损坏。 2、蒸汽中包含的水分会增加蒸汽冷凝时形成的冷凝水膜，产生额外的传热阻力。 3、和蒸汽一起高速流动的水滴将会冲蚀阀门阀座和其它相关部件，出现抽丝的现象，同时水滴也会增加管道腐蚀的可能性；这种快速磨损冲蚀或水锤现象，将会使减压阀和控制阀等失效。 蒸汽干度及分离效率
蒸汽干度的定义？什么是汽水分离器的分离效率？ 1、蒸汽的干度 定义：每千克湿饱和蒸汽中含有干饱和蒸汽的质量百分数 在一定压力下的沸腾点温度产生的蒸汽称为干饱和蒸汽，此时干度为1。但实际应用中很难产生100%的干蒸汽，通常都带有一定量的水滴。如果蒸汽中含有10%质量的水分，则蒸汽为90%的干度，即蒸汽干度为0.9。 因此实际的湿蒸汽蒸发焓不是蒸汽表上所显示的hfg，而为干度x和hfg的乘积：实际蒸发焓 = 蒸发焓×干度 2、汽水分离器的分离效率： 用被分离出的水的重量占整个蒸汽中所含的水的重量的比例来度量，但在实际应用中很难确定分离器的准确效率，这由蒸汽的干度、流动速度和流动方式共同决定。 一般通过观察汽水分离器后管道是否出现腐蚀、抽丝和水锤等现象，若有，就说明管道中还是湿蒸汽，分离效果不明显。 举例：如果汽水分离器的效率为98%，上游蒸汽的干度为0.90，请问下游蒸汽的干度？ 答案：如果蒸汽干度为0.90，那么1000g中含水为： （1-0.90）×1000g = 100g 水 由于汽水分离器的效率为98%，去除了0.98 x 100g = 98g的水。意味着蒸汽干度变为:1-【（100-98）/1000】=0.998 这样，我们完全可以认为是得到了干蒸汽。 再计算一下热效率： 由上面看出，上游蒸汽的干度为0.90，那么1KG蒸汽中实际有效的蒸汽只有1*0.9=0.9KG； 经过汽水分离器后，下游蒸汽的干度增大为0.998，那么这1KG蒸汽中实际有效的蒸汽就有1*0.998=0.998KG； 也就是说蒸汽热效率提高了【（0.998-0.9）/0.9】*100%=10.89%，对于蒸汽系统，节能10.89%是非常可观的！ 使用汽水分离器的工况
哪些工况应该使用汽水分离器： 1、控制阀和流量计前端 保护阀门不受蒸汽的冲蚀、汽蚀和水锤的破坏。和蒸汽一起高速流动的水滴将会冲蚀阀门阀座和其它相关部件，出现抽丝的现象，这种快速磨损冲蚀或水锤现象，将会使控制阀、流量计等阀门密封面泄漏，进而导致阀门控制不准甚至失效。 2、对于一些减压站系统，一旦有水进入到减压阀。 对于活塞式结构的减压阀：这些冷凝水将快速的被推到减压阀活塞上部。因为活塞上部腔体内积存大量水，而不是蒸汽，也就是说没有足够的压力推动活塞往下动作，导致阀门不能全部打开，进而造成减压阀无法调节压力，往往出现减压阀变成直通的严重问题。 而对于膜片式结构的减压阀：过多的冷凝水进入阀内，水在压力作用下，通过导气管进入到最底部的膜片下方腔体内，当膜片腔体内充满水，就会阻碍蒸汽不能进入腔体内，也就是说没有足够的压力让膜片膨胀，无法确保主阀的正常开度，导致调压失去平衡。严重的会把膜片挤裂，需要更换膜片。 3、蒸汽主管上 提高输送效率，消除水锤和振动。因为蒸汽中包含的水分会增加蒸汽冷凝时形成的冷凝水膜，产生额外的传热阻力，同时水滴也会增加管道腐蚀的可能性； 4、关键设备入口端，如各种换热器、烘干机、制粒机、蒸发器、杀菌机等。 可提高换热效率，确保物料温度。由于蒸汽中水分的存在降低了蒸汽的热焓，同时由于水滴携带很多杂质，也导致管道和换热设备表面形成污垢，因此而降低设备的换热效率，影响产品质量，也会导致设备更易损坏。 5、对于某些特殊工艺，如橡胶行业硫化机，若蒸汽中含水，会造成上下模温差过大，导致硫化不均匀、欠硫或过分硫化等产品质量问题。 6、对于粮油行业精炼厂的脱臭塔，若蒸汽中含水，会造成真空度无法保证，能耗增大。对于一些易于凝固的物料，若蒸汽中含水，当水分蒸发时，因为要吸收热量，导致物料直接凝固了，这将严重影响到生产不能正常进行。 7、大型设备的入口端---使用汽水分离器，蒸汽干度提高了，可确保换热均匀，保证每处物料温度差别非常小。 8、热电厂减温站后端---会产生大量的水，必须通过汽水分离器及时排除。 已装疏水阀，是否还要用汽水分离器
1、排除液态冷凝水--需要使用疏水阀 蒸汽从一离开锅炉就开始不断失去热量变成冷凝水，冷凝水随着蒸汽在管道底部流动。当蒸汽进入换热设备后，快速冷凝，会产生大量的冷凝水。冷凝水必须及时从分配系统的最低点清除出去， 这主要是因为： A、冷凝水换热效率低，冷凝水膜会导致换热系数下降。（具体计算参考下节汽水分离器的计算） B、当空气溶入冷凝水后，冷凝水会有腐蚀性。 C、积累起来的冷凝水会产生噪声和破坏性的水锤声现象。排水不充分会导致接头部分泄漏。因此必须使用疏水阀来排放管道中已经形成液态了的冷凝水，同时阻止蒸汽泄漏。 若冷凝水积存过多，占据了设备内的越多空间，蒸汽就越是不能进入盘管内进行换热，这样效率几乎为零，完全无法进行生产。 2、排除夹带在湿蒸汽中气态的雾状水滴---需要使用汽水分离器 此时不能用疏水阀代替汽水分离器使用，因为，虽然疏水阀可以去除蒸汽中大部分水分，但只能排除已经形成的液态冷凝水，并不能分离出悬浮在蒸汽中的气态水分（液滴），而这些液滴最终将全部以水膜层的形态附着于换热器管道上。 通过各材质导热系数附表可看出这些水膜对换热器效率的降低有多大影响，因此很多工况仅仅安装疏水阀是不够的。为分离掉这些悬浮液滴，提高蒸汽干度，需要在蒸汽管道上安装汽水分离器。 优势如下： A、汽水分离器可极大地提高蒸汽品质，排除蒸汽中99%的水分，100%的空气，极大地提高了蒸汽品质，提高热效率。 B、经过汽水分离器后的干蒸汽加热物料，确保物料换热均匀。 C、可有效地防止水锤，延长后续蒸汽管道、阀门及换热设备的寿命，减少管路中的震动和噪声。 D、减少后续管道设备结垢的问题，提高换热效率。保证蒸汽系统安全可靠运行。 汽水分离器能效分析
为什么使用汽水分离器能提高热效率、节约能源？
从上表看出，因为空气的热阻大约是钢的热阻2000倍，是铜的热阻20000倍，基于这个原因，在蒸汽达到用汽点前首先应该除去系统中的空气，与此同时，去除蒸汽中的水分也非常重要。 水的热阻大约是钢的热阻的125倍，是铜的热阻的1000倍。因为空气和水的热阻要远远高于钢和铜的热阻，因此对于传热的总热阻来说，即使很薄的空气膜和水膜都会有很大的影响。 如果空气膜和水膜存在，传热系统的材料再好，不管是钢还是铜，这种改善换热器材料方法都不能带来传热效果的明显提高，但是通过良好的系统优化改造，就可取得非常明显的传热效果。 例如在换热设备的进汽管道上安装汽水分离器和浮球疏水阀组可以消除空气膜层和水膜层，没有水膜的阻止，蒸汽热量的传导变得非常顺利，自然热效率就提高了，从而达到节能的效果。 举例： 1、如考虑一个汽水换热器蒸汽侧空气膜、冷凝水膜、污垢层为0.2mm厚，在水侧水膜和污垢层分别为0.05mm和0.1mm。换热面钢板的厚度为6mm。 首先，若蒸汽中含水10%，则热效率就只有90%了，若分离掉这水分，效率就可提高10%。 另外水膜附着在换热表面后，还会阻止蒸汽传热，其热阻计算如下： 热阻R=厚度/导热系数=x/k，所以 空气膜的热阻R1=空气膜厚度/空气的导热系数=0.0002/0.025=0.008 冷凝水膜的热阻R2=冷凝水膜厚度/冷凝水的导热系数=0.0002/0.4=0.0005 蒸汽侧污垢层的热阻R3=蒸汽侧污垢层厚度/污垢的导热系数= 0.0002/0.5=0.0004 钢管的热阻R4=钢管厚度/钢管的导热系数=0.006/50=0.00012 水侧水膜的热阻R5=水侧水膜厚度/水膜的导热系数=0.00005/0.6=0.00008， 水侧污垢层的热阻R6=水侧污垢层厚度/污垢的导热系数=0.0001/0.5=0.0002 计算总传热系数的值U1 U1=1/（R1+R2+R3+R4+R5+R6）=1/(0.008+0.0005+0.0004+0.00012+0.00008+0.0002)= 108W/(m2·℃) 2. 排除供给蒸汽中的冷凝水和空气 对于同一个换热器，现在考虑使用汽水分离器将空气和冷凝水排除。计算 U2=1/（R3+R4+R5+R6）=1/(0.0004+0.00012+0.00008+0.0002)= 1250W/(m2·℃) 根据U2 可以看出，在安装了汽水分离器将蒸汽中的空气和冷凝水排除后传导系数比原始的增加了11倍多。 反过来若不使用汽水分离器，则效率降低[(1250-108)/1250]*100%=91% 3. 消除蒸汽和水侧的污垢层 现在考虑在蒸汽侧安装过滤器，减少蒸汽侧的污垢层，并降低蒸汽压力减少水侧的结垢，仅仅剩下钢管和水侧水膜。计算 U3=1/（R4+R5）=1/(0.00012+0.00008)= 5000W/(m2·℃) 通过消除污垢层，传热系数又增加了4倍。 汽水分离器原理及结构
一般分为以上三种结构形式：回旋式、挡板式、吸附式 1、回旋式： 回旋式分离器使用了一连串各种角度的肋片，蒸汽经过回旋器时，会产生高速气旋，在分离器内高速旋转流动的蒸汽，形成“漩涡”，将会把质量较重的水分“甩”出来，落到分离器的底部，通过疏水阀排出。 分离效率：约96% 适用工况：适用于较低流速的蒸汽或空气
2、简易挡板式： 由几片挡板构成，流体在分离器内多次改变流动方向，由于悬浮的水滴有较大的质量和惯性，当遇到挡板流动方向改变时，干蒸汽可以绕过挡板继续向前，而水滴就会积聚在挡板上，使用挡板增大了通流面积，减少了水滴的动能，大部分水都会凝聚，落到分离器的底部，通过疏水阀排出。 分离效率：约90～92% 适用工况：适用于较宽流速范围，10-30m/s
3、吸附式： 当悬浮的水滴遇到蒸汽通道内部的金属网垫时被吸附住，水滴积到一定程度后，由于重力作用落到分离器底部，并通过疏水阀组排出。 分离效率：约94% 适用工况：适用于较低流速的蒸汽或空气
设计产品时可采用一种或多种形式相结合的结构，但不管怎样设计，它们的目的都是除去不能通过疏水阀排掉的悬浮在蒸汽中的水分提高蒸汽的干度。 挡板式分离器比较适合较大的流速范围，而汽旋式分离器比较适合用于较低流速的蒸汽。但实际工况中，流速往往会波动，因此，选用多种形式相结合的结构，适用于各种不同流速的蒸汽或空气系统，分离效率达99%，始终保持蒸汽的干度。
如Way′s广州维远的回旋式与挡板式相结合的二合一汽水分离器，即可达到99%的干度。 安装： 1、汽水分离器安装在水平管道上，排水口垂直向下，并在排水口处连接一段DN20/25 管道，并安装一组浮球式疏水阀组。 2、汽水分离器若安装在减温减压站后，需要将排水口增大，请于订购前说明。
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