Brevet FR2896495A1 — publié le 20070727

Le brevet français N 0304802 de l'auteur décrit un distillateur comportant en alternance, avec un faible écart, des plaques tubulaires verticales, dont les canaux internes sont pa rcourus par de l'eau salée neuve fournie froide à la base, et des plaques revêtues de tissus sur lesquels descend une eau salée fournie chaude au sommet, émettant de la vapeur qui se condense et forme sur les plaques tubulaires un écoulement d'eau douce, tout en chauffant l'eau montante. Celle-ci reçoit en haut un supplément de chauffe, notamment dans un capteur solaire, puis s'écoule sur les tissus. Pour intensifier le transfert de vapeur, on cherche à rester en vapeur pure dans les écarts entre plaques. L'air est donc extrait à la base et la pression décroît vers le bas comme la température, des réglettes interposées formant obstacle aux descentes de vapeur, sauf pour un faible débit mélangé o d'air, et maintenant séparés les écoulements d'eau salée d'un côté et d'eau douce d; l'autre. Celle-ci est collectée à la base. Les réglettes calent les plaques entre elles, vis-à-vis de la force transversale exercée par la pression atmosphérique. Les plaques tubulaires, en plastique extrudé, reçoivent cependant au contact des réglettes des pressions qui pourraient les déformer, et la chute thermique, à travers leur parois en plastique, n'est pas négligeable. 15 Selon la présente invention, on améliore de tels distillateurs : - en remplaçant les plaques de condensation creuses en matière plastique par des plaques 10 plus résistantes et plus conductrices de la chaleur, constituées d'une ârne en grillage et de deux parois planes minces en métal, - en disposant, entre les plaques 10 et des plaques 11 guidant la descente de l'eau salée, des 2c panneaux 20 formés d'un entrecroisement de réglettes 21 horizontales, à profil en toit à double pente empêchant le mélange des deux écoulements d'eau, et de montants plans verticaux 22, chaque croisement entre réglette et montant s'effectuant avec interpénétration le long d'échancrures ajustées 23, 24 en regard, pour remplir la largeur de panneau, le quadrillage rectangle de réglettes et de montants devant résister à l'appui des plaques, 25' - en revêtant les faces des panneaux 20 de tissus perméables 27, 28 qui, pressés par les bords des réglettes contre les plaques, contrôlent les écoulements vers le bas de l'eau salée et de l'eau douce, sous l'effet de la chute de pression d'une réglette à l'autre, tout en laissant passer un faible débit de vapeur et d'air vers le bas, extrayant l'air introduit avec l'eau neuve ou par dea fuites. On décrira l'invention à l'aide des figures suivantes : 30 - Fig 1. Schéma général d'un distillateur avec panneau solaire, - Fig 2. Coupe verticale pour deux plaques de condensation et trois plaques d'évaporation, avec les collecteurs en haut et en bas, les réglettes et les montants, - Fig 3. Coupe horizontale pour deux plaques de condensation et une plaque d'évaporation, - Fig 4. Elévation de la plaque d'évaporation en partie basse. - Fig 5. Perspective pour un entrecroisement de réglette et montant. - Fig 6. Perspective d'un collecteur en partie débordante. Dans les Figures, l'eau salée est notée "s", l'eau douce "d", l'eau sursalée "ss", la vapeur "v". La Figure 1 montre la vue latérale 1 d'un distillateur, l'alimentation 2 en eau salée, les serties 3 d'eau sursalée et 4 d'eau douce, la sortie 5 au sommet d'eau préchauffée, le panneau solaire 6, la rentrée 7 d'eau chaude. Le distillateur peut recevoir une enveloppe étanche souple 8 d'où émergent les alimentations et les sorties. La Figure 2 montre en coupe verticale agrandie les parties haute et basse de doux plaques de condensation 10 et de deux plaques planes d'évaporation 11 en matière plastique. La Figure 3 est une coupe horizontale pour deux plaques 10 et une plaque 11. Les plaques 10 sont constituées d'un grillage tissé 12 en matière plastique serré entre deux parois planes 13 et 13', prévues en alliage d'aluminium sans cuivre, résistant bien à la corrosion par l'eau de mer. Un maint en du pH aux environs de 6,5 par un léger ajout d'acide phosphorique peut être bénéfique contre le dépôt de 1C tartre. L'écoulement interne d'eau salée à travers le grillage, relativement lent, ne pr)voque pas de pertes de charge importantes, mais des changements de direction qui améliorent le transfert de chaleur de la paroi à l'eau. Ces plaques 10 de condensation sont munies de collecteu-s inférieurs 14 fournissant l'eau salée neuve, constitués par un conduit 15 en U formé d'une plaque courbée avec des rebords internes 16 collés se refermant sur les deux faces de l'extrémité de la plaque 10, et se 6- prolongeant par des lèvres 17 côté plaque, pour former deux gouttières 18, 18' recueillant l'eau douce. La plaque 15 est isolante pour limiter sur cette hauteur des échanges thermiques sans transfert de vapeur : on a figuré une plaque tubulaire en polypropylène, facilement courbée. Les plaques 10 sont également pourvus de collecteurs supérieurs 19 pour l'eau salée neuve réchauffée, analogues aux précédents mais sans lèvres 17. Entre les plaques sont interposés des panneaux plans 20 constitués de réglettes t-orizontales 21 à section en toit à double pente pour assurer le maintien contre les plaques des écoulements d'eau, et de montants plans 22 entrecroisés, le tout en matériau peu mouillable et isolant tel que le polypropylène qui résiste convenablement jusqu'à 100 . Les réglettes et les montants portent les échancrures 24 et 25 qui permettent leur croisement dans la largeur du panneau. 2 Sur chaque face des panneaux 20 sont étendus des tissus minces perméables 27 et 28, destinés, pour la face évaporation à assurer un étalement régulier de l'eau salée sur toute la surface de plaque 11, et pour les deux faces à permettre des débits d'eau réguliers aux passages de réglettes, accompagnés d'un léger débit de vapeur et d'air résiduel. Ces passages s'effectuent sous l'action de la différence de pression, la température et la pression de vapeur décroissait vers le bas. `'^C La condensation ne nécessiterait pas elle-même l'étalement d'un film d'eau. Côté eau salée on peut denteler les bords de réglettes pour accroître la section de passage en gardant un tissu relativement mince, limitant l'épaisseur d'eau à traverser par le flux thermique. Un voile tissé de polyamide est mouillable et répartit bien l'eau sur sa surface. Un grand nombre de réglettes donne lieu à une faible chute de pression et de tampérature à .? ^ chaque passage, donnant lieu à un échange presque "méthodique" favorable au rendement, et évitant des projections de gouttelettes, les deux débits d'eau restant adhérents aux tissus. Des - 3 -- ordres de grandeur peuvent être : hauteur de plaques 2 m, températures 70 en haut (pression de vapeur 34300 Pa), 30 en bas (pression air+vapeur 8000 Pa), réglettes espacées de 7 mm soit au nombre de 285, perte de charge d'environ 100 Pa par réglette, largeur de panneau 6 mm, montants espacés de 20 mm, épaisseur des réglettes et montants 0,5 mm, épaisseurs de :issus 0,2 mm, épaisseur des plaques 12 en aluminium 0,25 mm ( répartissant en élasticité sur le grillage l'appui des montants), épaisseur du grillage en plastique 1 mm. Des machines automatiques simples permettent d'obtenir les bandes pour réglettes et montants, avec leurs échancrures, celles sur les montants comportant des entrées élargies, les réglettes et montants étant coupés aux longueurs voulues. Pour chaque panneau 20, par exemple de largeur 0,5 m, les 25 montant sont d'abord placés sur un cadre de montage, échancrures en haut, tenus par des dents entre les échancrures. Chaque réglette est saisie dans toute sa longueur par une pince à dents multiples également en dehors des échancrures, et enfoncée en place. Au début de l'enfoncement, la flexibilité de la réglette facilite l'insertion des bords de montants dans les échancrures de réglette avec une tolérance de présentation ; les fonds de ce:; échancrures qs- retrouvent ensuite les entrées larges des échancrures des montants. Ce montage peut être réalisé automatiquement, le cas échéant par groupes de réglettes. Les tissu 27 et 28 sont ensuite collés par points sur les faces du panneau et le renforcent en flexion, vis-à-vis d'une déchirure sur un trajet d'échancrure. On empile ensuite les plaques et les panneaux. Les collecteurs 14 du bas et les collecteurs 19 du haut ( Fig 4) s'appuient sur les prolongements des plaques d'évaporation 11, échancrés en peignes pour les passages d'eau salée venant de la boîte supérieure 30 et aboutissant à la boîte inférieure 31. Les prolongements des collecteurs sont conformés en blocs rectangulaires fermés pour quitter l'enceinte étanche 8. La Figure 6 représente la sortie des collecteurs bas 14. Des plaquettes 33 remplacent les rebords 16, des couvercles 34 recouvrent les lèvres 17, des gouttières 35 profilent le bas des conduits 15 en U, et les espaces entre ces conduits sont bloqués par des plaques 36, ce qui fournit des appuis plans pour les collecteurs généraux 2 amenant l'eau salée et 4 Évacuant l'eau douce. La disposition sera analogue pour les collecteurs 19 en haut. Le distillateur fonctionnera pour les températures de l'ordre de 70 obtenues dans cles panneaux solaires plans en plaques tubulaires, décrits ailleurs, ou au condenseur de machiner thermiques. 3e L'eau salée peut être amenée à 25 et chauffée à 65 dans le distillateur puis à 70 dans le panneau, les eaux sursalée et douce étant extraites à 30 . L'écart de 5 dans l'appareil correspond à un écart de 0,6 dû à la différence des pressions de vapeur entre eau salée Et eau douce (pression osmotique), à la conduction dans les parois et les films d'eau, à la diffusion de la vapeur dans l'air résiduel, et aux parcours verticaux de vapeur. L'efficacité, rapport de l'énergie 3`> d'évaporation de l'eau produite à l'énergie thermique fournie par le soleil, atteindrait alors 40/5= 8. On pourra ainsi obtenir des distillateurs à faible consommation d'énergie et utilisant des matériaux peu onéreux, la circulation d'eau s'effectuant sous l'effet de l'aspiration d'air en bas de l' appareil. REVENDICATIONS 1. Distillateur du type comportant des plaques verticales en regard, alternativement des plaques creuses 10, parcourues de bas en haut par de l'eau salée neuve introduite froide à la base, et des plaques 11, conduisant de haut en bas de l'eau salée obtenue par un chauffage supplémentaire de l'eau arrivant au sommet des premières plaques, caractérisé en ce que sont interposées entre fes plaques des réglettes horizontales 21 â section en toit â double pente. 2. Distillateur selon RI, caractérisé en ce que les réglettes 21 sont reliées entre elles par des montants 22 plans entrecroisés par interpénétration d'échancrures dans ces éléments, formant des panneaux 20. 3. Distillateur selon R2, caractérisé en ce que les panneaux 20 sont appuyés contre les plaques par l'intermédiaire de tissus perméables. 4 Distillateur selon R1, R2 ou R3, caractérisé en ce que les plaques creuses 10 sont constituées d'une âme en grillage et de deux parois planes métalliques. 5. Distillateur selon RI ou R4, caractérisé en ce que les plaques creuses 10 sont munies en haut de collecteurs 19 de sortie pour l'eau salée chauffée et en bas de collecteurs d'entrée 14 pour l'eau salée froide, chaque collecteur bas 14 étant surmonté de chaque côté par une lèvre formant une gouttière de réception de l'eau douce condensée. 6. Distillateur selon R5, caractérisé en ce que les collecteurs 19 et 14 des plaques 10 sont calés entre eux par l'intermédiaire de prolongements des plaques 11, munis d'échancrures verticales formant des canaux pour la descente de l'eau salée sur les plaques 11, en haut depuis une boîte 30 dans laquelle elle arrive chaude, en bas vers une boîte 31 d'où elle sort refroidie sursalée. 7. Distillateur selon R5 ou R6, caractérisé en ce que les collecteurs hauts et bas des plaques creuses 10 sont prolongés vers leurs collecteurs externes en restant calés entre eux par des garnissages rapportés, l'ensemble étant entouré d'une enveloppe étanche.