Brevet FR2739613A1 — publié le 19970411

LE C.E.M.S. ( Condensateur d'Eau de Mer par symbiose) DESCRIPTION La présente invention concerne un dispositif permettant d'obtenir de l'eau douce à partir d'eau de mer, d'eau saumâtre ou d'eau bactériologiquement impropre, par évaporation, puis condensation et récupération par symbiose de la vapeur d'eau obtenue. Certaines régions du monde ne disposent pas de ressources naturelles suffisantes en eau douce pour subvenir à des besoins alimentaire, humanitaire, domestique, agricole ou industriel. Les moyens actuels de production d'eau douce par dessalement d'eau de mer sont complexes, et onéreux(osmose inverse, filtrage, bouilloire pour la navigation ...). Leurs coûts de production ne permettent pas d'envisager une exploitation à grande échelle. De plus la maintenance et l'entretien des systèmes actuels ne permettent pas une production à l'échelle des besoins actuels. Le dispositif selon l'invention permet de simplifier le dessalement de l'eau de mer. Son utilisation et la simplicité de son entretien vont permettre des coûts de production réduits et donc d'envisager des productions à grande échelle. Le dispositif comporte, selon la première caractéristique, un système de pompage de l'eau à dessaler ou à purifier. Une pompe(A) permet d'alimenter en eau le système d'évaporation, ainsi que le dispositif de nettoyage. L'eau à purifier peut être préchauffée afin d'accélérer sont évaporation sur la plaque d'évaporation. Pour cela elle peut serpenter sous le système de production de chaleur(D), placé sous la plaque d'évaporation(V). Le dispositif comporte, selon sa deuxième caractéristique, un système de nettoyage composé de deux parties. La première partie est un compresseur à eau haute pression(B), la deuxième partie est composée de gicleurs de nettoyage(J). Le compresseur haute pression(B) utilise l'eau provenant de la pompe à eau(A) citée dans la première caractéristique, pour le nettoyage de la surface d'évaporation(C). L'eau de nettoyage est comprimée dans le compresseur haute pression(B) pour être ensuite acheminée vers les gicleurs de nettoyage(J). Les gicleurs de nettoyage(J) sont placés au-dessus de la plaque d'évaporation(C). Les gicleurs(J) projettent de l'eau sur la surface d'évaporation(C). Les impuretés qui se sont déposées sur la surface d'évaporation(C) lors de l'évaporation sont emportées par l'eau haute pression provenant des gicleurs de nettoyage(J) et descendent grace à linclinaison de la surface d'évaporation vers la goutière de récupération. La surface d'évaporation(C) est ainsi débarrassée régulièrement de ces impuretés. Le dispositif comporte, selon sa troisième caractéristique, un système d'évaporation par ultra haute température appelé plaque d'évaporation(V). Elle est caractérisée par deux parties. La première partie est la surface d'évaporation(C). L'eau à évaporer est projetée uniformément en fines gouttelettes sur cette surface(C), par les gicleurs d'évaporation(H). Elles est portés à ultra haute température par une source de chaleur(D) placée en dessous. Au contact de la surface d'évaporation(C) chauffée à ultra haute température, I'eau à purifier s'évapore et se sépare de ses impuretés et des microbes qu'elle contient. DESCRIPTION La deuxième partie de la plaque d'évaporation(V) est caractérisée par un réceptacle de récupération en forme de gouttière, appelé gouttière d'évacuation(F). Elle a pour fonction de récupérer et d'évacuer l'eau d'évaporation qui ne se serait pas évaporée au contact de la surface d'évaporation(C). La gouttière d'évacuation(F) a aussi pour fonction de récupérer et d'évacuer l'eau de nettoyage haute pression chargée des impuretés d'évaporation. La surface d'évaporation(C) et la goutière d'évacuation(F) sont en un seul bloc et forment la plaque d'évaporation(V). n sont fabriqués en une matière non adhérente, non corrosive, et dispensant parfaitement la chaleur. Les matières utilisées peuvent être la céramique, la vitrocéramique, le verre haute résistance... Le dispositif comporte, selon la quatrième caractéristique, des gicleurs d'évaporation(H). Ils sont placés au-dessus de la surface d'évaporation(C) citée dans la troisième caractéristique du dispositif. Les gicleurs d'évaporation(H) sont alimentés en eau par la pompe à eau(A) citée dans la première caractéristique du dispositif. Les gicleurs d'évaporation(H) répandent uniformément en fines gouttelettes l'eau à évaporer sur la surface d'évaporation(C). Au contact de la surface d'évaporation(C) portée à ultra haute température, les gouttelettes d'eau s'évaporent instantanément. Le dispositif comporte, selon la cinquième caractéristique, un réceptacle d'évacuation(G). La plaque d'évaporation(V) est légèrement inclinée dans le sens du réceptacle d'évacuation(G). L'extrémité de la gouttière d'évacuation(F) est placée au-dessus du réceptacle d'évacuation(G). L'eau résiduelle non évaporée provenant de la surface d'évaporation(C) ainsi que l'eau de nettoyage chargée d'impuretés coulent dans la gouttière de récupération(Flgrâce à l'inclinaison de la surface d'évaporation(C). L'eau residuelle receuillit dans la gouttière d'évacuation(F) coule alors dans le réceptacle d'évacuation(G) grâce à l'inclinaison de la plaque d'évaporation(V). Le dispositif comporte, selon la sixième caractéristique, un système de production de chaleur à ultra haute température(D). n est placé sous la surface d'évaporation(C) cités dans la troisième caractéristique et servant à l'évaporation. Le système de production de chaleur(D) peut être caractérisé par des résistances électriques, des tubes allogènes, ou tout autre moyen de production de chaleur à ultra haute température électrique, car l'énergie électrique est simple à gérer. Le gaz ou l'énergie solaire peuvent être aussi utilisés. Le système de production de chaleur(D) est mis en place pour porter à ultra haute température la surface d'èvaporation(C), afin de permettre l'évaporation ultra rapide des gouttelettes d'eau venant des gicleurs d'évaporation(H). Le dispositif comporte selon la septième caractéristique une enceinte appelée four d'évaporation(I),dans laquelle sont regroupés les différentes parties caractérisantes du dispositif d'évaporation et cité dans la troisième, quatrième, cinquième, sixième, septième caractéristique, ainsi que les gicleurs de nettoyage(H) cités dans la deuxième caractéristique. Des aérateurs(E) équipés des filtres à air sont placés sur la parroi du four d'évaporation(I), au-dessus de la goutière de récupération(F). ns laissent pénétrer de l'air extérieur filtée dans l'enceinte du four d'évaporation(I). Le dispositif comporte, selon la huitième caractéristique, une ventilation d'évacuation(K). Un groupe aspirant est placé dans la voûte du four d'évaporation(t). Ce groupe aspirant appelé ventilation d'évacuation(K), aspire la vapeur d'eau purifiée résultant de l'évaporation et propulse cette vapeur d'eau dans le circuit de refroidissement(U). DESCRIPTION Le dispositif comporte, selon la neuvième caractéristique, un circuit de refroidissement(U). C'est un conduit dans lequel la vapeur d'eau venant de la ventilation d'évacuation(K) circule. La vapeur d'eau avance dans le circuit de refroidissement(U) et est mélangée lors de sa circulation à de l'air extérieur venant des injecteurs d'air(M). A l'intérieur du circuit de refroidissement(K), la vapeur d'eau et l'air extérieur injecté se mélangent, la vapeur d'eau se refroidit, et atteint une température propice à la condensation. Le dispositif comporte, selon la dixième caractéristique, des injecteurs d'air(M). Un groupe aspirant(N) alimente en air extérieur les injecteurs d'air(M) placés sur le circuit de refroidissement(K). Le groupe aspirant(N) est placé à l'extérieur du dispositif. 11 est équipé d'un filtre à air. L'air extérieur à température ambiante est aspiré et filtré par le groupe aspirant(N). L'air extérieur filtré alimente les injecteurs d'air(M), qui injectent cet air à température extérieure dans le circuit de refroidissement(K). Les injecteurs d'air(M) sont disposés à plusieurs endroits sur le chemin de circulation de la vapeur d'eau dans le circuit de refroidissement(K). La vapeur d'eau se mélange alors au tùr et à mesure de son déplacement dans le circuit de refroidissement(K) à l'air extérieur filtrée injecté par les injecteurs d'air(M). Il se crée alors entre la vapeur d'eau et l'air injecté un choc thermique. Ce choc thermique entraîne une perte calorifique de la vapeur d'eau. La perte calorifique de la vapeur d'eau, engendrée par les chocs thermiques successifs de chaque injecteur d'air(M), permet, en fin de circuit de refroidissement(K), de récupérer de la vapeur d'eau refroidie à une température propice à la condensation. Le dispositif comporte, selon la onzième caractéristique, un système de récupération de la vapeur d'eau refroidie. n se compose de deux parties. La première partie est une pompe aspirante ou un groupe aspirant pouvant aspirer l'air et l'eau. Cette pompe aspirante est appelée pompe de récupération(L). Elle est placée à la sortie du circuit de refroidissement(K) et obstrue l'entrée de la gaine de récupération(Q). La pompe de récupération(L) aspire la vapeur d'eau refroidie venant du circuit de refroidissement(K). La deuxième partie du système de récupération est composée de deux parties(Q) et(P) appelées gaine de récupération(W). La première partie(Q) est obstruée en sont sommet par la pompe de récupération(L) et sa partie inférieure est immergée dans le bassin de récupération. Cette première partie(Q) sert à recueillir la vapeur d'eau refroidie provenant de la pompe de récupération(L). La deuxième partie est totalement immergée et placée à plat au fond du bassin de récupération(T). Le plafond de cette deuxième partie(P) de la gaine de récupération(W) est percé de nombreux petits trous d'évacuation(X), permettant à des bulles de vapeur d'eau de s'échapper dans l'eau du bassin de récupération(T). La vapeur d'eau refroidie aspirée par la pompe de récupération(L) est recueillie dans la gaine de récupération(W). La vapeur d'eau s'accumule dans la partie supérieure(Q) de la gaine de récupération(W) qu'elle remplit au fllr et à mesure. La vapeur d'eau refroidie se mélange à l'eau douce de la partie(Q) immergée de la gaine de récupération(W) et se transforme alors en bulles de vapeur d'eau.Celles-ci arrivent ensuite dans la partie inférieure(P) de la gaine de récupération(Q) placée à plat au fond du bassin de récupération(T). Les bulles de vapeur d'eau s'échappent alors de la gaine de récupération(Q) par les petit trous d'évacuation(X) et remontent vers la surface de l'eau douce du bassin de récupération(T). Le dispositif comporte, selon la douzième caractéristique, un réservoir contenant de l'eau douce. Ce réservoir d'eau douce est appelé bassin de récupération(T). Il permet de récupérer l'eau douce contenue dans les bulles de vapeur par symbiose avec l'eau douce du bassin de récupération(T). DESCRIPTION Les bulles de vapeur d'eau provenant des trous d'évacuation(X) remontent vers la surface de l'eau du bassin de récupération(T). Dans leur ascension vers la surface de l'eau douce du bassin(T), les bulles sont freinées par des filets matelassés à mailles très fines appelés filets de ralentissement(S). ll servent à ralentir les bulles de vapeur dans leur ascension vers la surface du bassin de récupération(T). Ceci donne plus de temps à la vapeur d'eau pour se condenser à l'intérieur des bulles. L'air et l'eau contenus dans la vapeur d'eau des bulles se séparent. L'eau douce contenue dans la vapeur d'eau se dépose sur les parois intérieures des bulles. L'air de la vapeur d'eau s'accumule dans la partie supérieure des bulles. Arrivées à la surface de l'eau du bassin de récupération(T), les bulles d'air et d'eau douce éclatent. L'air s'échappe et monte vers le plafond(Y) du bassin de récupération(T) où elle s'évacue par des aérateurs(R). L'eau douce provenant de la condensation des bulles de vapeur est libérée et se mélange à l'eau douce du bassin de récupération(T). L'eau douce du bassin de récupération(T) est alors évacuée par un tropplein(O) situé au-dessus du niveau des filets de ralentissement(S). Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à fabriquer de l'eau douce à partire d'eau de mer, saumâtre ou bactériologiquement impropre. La majeur partie des systèmes actuels de production d'eau douce par dessalement d'eau de mer comme l'osmose inverse ou les systèmes par filtrage visent à séparer le sel de l'eau douce lors de l'utilisation de l'eau de mer a l'état liquide. Mais la séparation de solvant comme le sel dans l'eau de mer est complexe, coûteuse et lent. Séparer le sel de l'eau par évaporation à ultra haute température est plus simple et plus rapide, Mais les systèmes actuels de récupération ou de condensation sur des parrois refroidient artificiellement ne permettent pas une production et des coûts à l'échelle des besoins. Le principe de condensation et de récupération par symbiose dans de l'eau douce simplifit le dessalement de l'eau de mer. L'ultra haute température utilisé pour l'évaporation permet des rendements important. n permet d'envisager des productions à l'échelle des besoins. Seule l'énergie électrique est nécessaire, ce qui réduit énorménent les coûts de productions. La quantité d'eau douce obtenue par ce système, ne dépend que de la taille de la plaque d'évaporation, de la rapidité d'évaporation de l'eau à purifier. La simplicité de fabrication et d'utilisation du C.E.M.S. permettent d'évisager un entretient et une maintenance négligeables. REVENDICATIONS Dispositif pour obtenir de l'eau douce à partir d'eau de mer, d'eau saumâtre ou d'eau bactériologiquement impropre. Ce dispositif utilise l'évaporation pour séparer l'eau à traiter de ces impuretés; un système de refroidissement par mélange gazeux refroidit ensuite la vapeur d'évaporation; la condensation et la récupération de la vapeur d'eau se font par symbiose avec de l'eau douce. Le dispositif est caractérisé par trois parties: I'évaporation, le refroidissement, la condensation par symbiose. La première partie est la partie évaporation de l'eau à traiter, et s'effectue dans une enceinte appelée four d'évaporation(I), dans lequel l'eau à traitée est évaporée par ultra haute température, et est constitué par: - Une plaque d'évaporation(V) composée d'une surface d'évaporation(C) et d'une goutière de récupération(F), est portée à ultra haute température par un système de production de chaleur(D)placé en dessous, et permet l'évaporation ultra rapide de l'eau à purifier. La goutière de récupération(F) collecte l'eau d'évaporation qui ne se serait pas évaporée au contact de la surface d'évaporation(C), ainsi que l'eau de nettoyage chargée des impuretées de l'évaporation. - Des gicleurs d'évaporations(H) placés au-dessus de la surface d'évaporation(C) sont alimentés en eau à purifier par une pompe à eau(A). Ces gicleurs(H) permettent de diffllser uniformément l'eau à purifier sur la surface d'évaporation(C). - Des gicleurs de nettoyages(J) placés au-dessus de la surface d'évaporation(C), sont alimentés en eau haute pression par un compresseur(B), lui-même alimenté en eau par la pompe à eau(A). ns projettent l'eau de nettoyage haute pression sur la surface d'évaporation(C). L'eau de nettoyage emporte les impuretés résultant de l'évaporation de l'eau traitée. - Un réceptacle de récupération(G) placé au bout de la plaque d'évaporation(V) récupère l'eau non évaporée ainsi que l'eau de nettoyage venant de la goutière de récupération(F). L'inclinaison de la plaque d'évaporation(V) fait descendre ses eaux résiduelles dans le réceptacle de récupération(G). - Une ventilation d'évacuation(K) placée dans la voûte du four d'évaporation(I), aspire et évacue la vapeur d'eau de l'évaporation vers la partie refroidissement prévue dans le dispositif. La deuxième partie est la partie refroidissement de la vapeur d'eau de l'évaporation. Le refroidissement s'effectue par mélange gazeux entre la vapeur d'eau et de l'air extérieur, et est constitué par: - Un circuit de refroidissement(U) permet la circulation de la vapeur d'eau pendant son refroidissement par mélange gazeux. n récupère la vapeur d'eau provenant de la ventilation d'évacuation(K) afin de la mélanger à de l'air extérieur pour la refroidir. - Des injecteurs d'air(M) placés sur le parcour de la vapeur dans le circuit de refroidissement(U) injectent de l'air extérieur dans le circuit de refroidissement(U). L'air à température extérieure permet de créer un choc thermique entre la vapeur d'eau et l'air injecté. La vapeur d'eau est ainsi refroidie par mélange gazeux dans le circuit de refroidissement(U). - Un groupe aspirant(N) placé à l'extérieur du dispositif aspire et filtre l'air extérieur. n permet d'alimenter les injecteurs d'air(M) en air extérieur pour le refroidissement de la vapeur d'eau. La troisième partie est la partie condensation par symbiose. Elle permet de condenser et de récupérer la vapeur d'eau refroidie par symbiose à de l'eau douce. Elle est constituée par: - Une pompe aspirante appelé pompe de récupération(L) est placée en fin de circuit de refroidissement(U) qui obstrue l'entrée du système de récupération par symbiose. Cette pompe (L) récupère la vapeur d'eau refroidie provenant du circuit de refroidissement(U) pour l'enfermer dans la partie(Q) de la gaine de récupération(W). REVENDICATIONS - Une gaine de récupération(W) composée de deux parties. La première est en partie(Q) plongée dans l'eau douce du bassin de récupération(T) et permet de récupérer la vapeur d'eau provenant de la pompe de récupération(L). La vapeur d'eau ainsi enfermée entre en contact avec l'eau douce du bassin de récupération(T), et forme des bulles de vapeur d'eau. La deuxième partie(P) de la gaine de récupération(W) est entièrement immergée dans l'eau douce du bassin de récupération(T). Les bulles de vapeur d'eau s'échappent alors dans l'eau douce du bassin de récupération(T) par des trous d'évacuation(X). Les bulles de vapeur d'eau libérées de la gaine de récupération(W) s'échappent dans l'eau du bassin de récupération(T) et ce condensent par symbiose dans l'eau douce du bassin(T). - Un bassin de condensation et de récupération par symbiose appelé bassin de récupération(T) est rempli d'eau douce et permet de condenser et de récupérer l'eau contenue dans les bulles de vapeur. L'eau et l'air contenus dans les bulles de vapeur se séparent. L'eau de condensation se symbiose avec l'eau douce contenue dans le bassin de récupération(T). - Des filets matelassés à mailles très fines appelé filets de ralentissement(S) placés dans l'eau du bassin de récupération(T) freinent la progression des bulles de vapeur d'eau vers la surface du bassin de récupération(T). Ces filets matelassés(S) permettent de ralentir l'ascension des bulles de vapeur pour laisser plus de temps à la condensation par symbiose pour ce faire à l'intérieur des bulles. - Un trop-plein(O) placé au-dessus des filets de ralentissement(S) évacue l'eau douce du bassin de récupération(T) dont le niveau augmente au fur et à mesure de la condensation par symbiose. - Des aérateurs(R) placés dans le plafond(Y) du bassin de récupération(T) évacuent l'air qui était contenu dans les bulles de vapeur d'eau condensées.