Installation pour distiller de l'eau avec un courant d'air entraînant la vapeur d'eau.
La présente invention est relative à une installation pour distiller de l'eau, en particulier une eau de mer ou une eau saumâtre, en utilisant un courant d'air pour entraîner la vapeur d'eau à une pression voisine de la pression atmosphérique.
Suivant les installations connues, l'eau à distiller est répartie sur un côté d'une paroi d'échange de chaleur séparant un compartiment d'évaporation d'un compartiment
de condensation, situés dans une même enceinte et parcourus successivement par un courant d'air chargé de vapeur d'eau à température croissante dans le compartiment d' évaporation, puis déchargé de cette vapeur condensée à température décroissante, contre la paroi susdite, dans le compartiment de condensation, la chaleur latente de condensation étant aussitôt,récupérée au travers de cette paroi pour l'évaporation d'une quantité équivalente d'eau à distiller. Une telle installation est décrite dans le brevet d'invention N[deg.]71.00371 (France). Class. intern. C 02�1/00
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invention présente est plus compacte, d'un meilleur rendement thermique et de réalisation plus économique. A cet effet, le compartiment d'évaporation et le compartiment de condensation sont constitués respectivement par l'espace extérieur et par l'espace intérieur de plaques alvéolaires dont les alvéoles sont munies d'ouvertures latérales mettant en communication les compartiments susdits.
Pour faciliter le montage et l'entretien de l'installation, les plaques alvéolaires sont pourvues individuellement de crochets de suspension coulissant sur des tringles horizontales, disposées perpendiculairement au plan de chaque plaque alvéolaire et prolongées hors de l'enceinte.
Pour donner du jeu aux crochets susdits et éviter ainsi qu'ils endommagent les plaques alvéolaires par une traction ponctuelle prolongée, tout en permettant la dilatation thermique des plaques, en longueur, quand l'installation est en service, des cadres de serrage- solidarisant les plaques en un faisceau sont pourvus de moyens de suspension assurant un léger soulèvement des plaques alvéolaires.
D'autres détails et particularités de l'invention apparaîtront au cours de la description des dessins annexés qui représentent schématiquement et à titre d'exemple,
une forme de réalisation de l'invention.
La figure 1 est une coupe verticale suivant la longueur d'une installation selon l'invention. La figure 2 est une coupe quasi horizontale suivant le plan A-A' de la fig. 1. La figure 3 est une coupe quasi verticale suivant le <EMI ID=2.1>
L'installation comporte une enceinte 1 calorifugée. L'eau de mer (ou l'eau saumâtre) est répartie à son entrée dans l'installation, par une série de rampes d'arrosage 2, enjambées par des feutres 3, répartissant l'eau de mer sur la section la plus froide du faisceau 4 composé de plaques alvéolaires 5 en-polycarbonate. La hauteur de ces plaques est, p. ex., 2 mètres, et leur longueur est choisie entre 6 et 12 mètres suivant le rendement thermique souhaité.
Des bandes 6 en caoutchouc synthétique assurent 1' entretoisement et l'étanchéité entre les faces externes des plaques 5, à leur extrémité froide. Pour que la dilatation thermique des plaques 5, suivant leur longueur, ait lieu dans un seul sens, un point fixe est assuré à cette extrémité, à l'aide notamment de la butée 7.
La surface extérieure des plaques 5 est recouverte d'un
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de mer froide distribuée par les rampes 2 et les feutres 3 imbibe les feutres 8 situés sous eux et s'y écoule avant d' être collectée dans le bac 9.
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l'espace intérieur 10 d'un échangeur de préchauffage 11. Elle s'écoule ensuite dans le bac 12, situé à la partie chaude de l'installation.. L'eau de mer y atteint une tempé-
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Par un premier circulateur 13, l'eau de mer chaude est pompée et repompée jusqu' à un premier bac distributeur 14 qui la répartit sur une nappe 15 en mousse synthétique ou en feutre. Chaque nappe 15 repose sur la partie supérieure des plaques 5, y étant en contact avec le feutre 8 qui recouvre chacune d'elles. On peut obtenir une imbibition plus régulière des feutres 8 en noyant périodiquement les
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le fonctionnement intermittent des circulateurs 11, ou le basculement d'un petit réservoir auxiliaire (non représenté) au dessus de chaque bac 14, permet ce résultat.
En imbibant les feutres 8 et en s'y écoulant vers le bas, l'eau de mer chaude est partiellement évaporée sous l'action d'un courant d'air dont il sera question ci-après. L'eau de mer non évaporée dans une section passe par débordement au dessus d'une cloison 16, du bac collecteur 17
au bac collecteur 18, puis aux suivants, étant chaque fois pompée par un circulateur 11 jusqu'au bac distributeur situé au dessus du bac collecteur correspondant.
Au fur et à mesure du passage d'un bac au suivant, l'eau de mer est à la fois moins chaude et plus concentrée en sels. Enfin, la saumure est éliminée par une purge de déconcentration 19.
De l'air atmosphérique est aspiré dans l'installation au travers des ouvertures d'un grillage 20. Une chicane 21 assure une répartition régulière de l'air circulant entre les plaques 5, dans les intervalles 22. L'ensemble des intervalles 22 constitue le compartiment d'évaporation 23. En parcourant ce compartiment suivant le trajet indiqué par des flèches f, l'air s'y charge de vapeur d'eau à température croissante, au contact de l'eau de mer imbibant les feutres 8, qu'il balaye dans des sections de plus en plus chaudes. Des entretoises 24 maintiennent un écartement régulier, p. ex. de 7 ou 8 mm, entre les plaques 5. Il
est à noter que sur les figures 2 et 3 cet écartement a été exagéré pour la clarté du schéma; il en est de même
en ce qui concerne l'épaisseur des plaques alvéolaires.
A la sortie du compartiment d'évaporation, dans le
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de vapeur,. amené par la canalisation 26 et réparti par la grille 27; ce qui a comme conséquence d'augmenter la température de l'air saturé (p. ex. de 85[deg.] à 90[deg.]C) qui entre alors dans chacune des alvéoles 28 dont l'ensemble constitue le compartiment de condensation 29. En raison de 1' appoint de vapeur reçu, l'air saturé y circule à des températures plus élevées que celles du compartiment d' évaporation 23, de l'autre côté de la paroi 30. Dès lors, une condensation de gouttelettes 31 a lieu contre cette paroi 30, à l'intérieur des alvéoles 28. La chaleur latente de condensation est récupérée au travers de la paroi 30 pour l'évaporation d'une quantité équivalente d'eau de mer dans le compartiment d'évaporation 23.
En déposant une partie de la vapeur d'eau qu'il entraîne, l'air saturé se refroidit progressivement jusqu'à la section froide du faisceau 4, au voisinage des bandes 6, où la condensation de vapeur d'eau siaccompagne d'un premier préchauffage de l'eau de mer. Enfin, l'air humide est aspiré dans le caisson 32 par le ventilateur centrifuge
33, puis évacué dans l'atmosphère.
L'eau distillée 31, condensée contre la paroi 30, s'égoutte sur les cloisons transversales 34, puis s'écoule vers le caisson 32 où elle est récoltée par la canalisation 35. Une inclinaison de l'ensemble du faisceau 4, p. ex. 2 cm/mètre, facilite cet écoulement. Cette inclinaison
peut concerner l'ensemble de l'appareil, y compris l'enceinte 1, auquel cas il y a lieu de placer l'échangeur de préchauffage 11 en dehors de celle-ci.
Selon une caractéristique de l'invention, pour augmenter l'échange thermique entre compartiments, la paroi 30 présente des ouvertures circulaires 36 mettant en communication les deux compartiments à différents niveaux de température. L'échange thermique par unité de surface est ainsi rendu approximativement égal le long du faisceau 4,
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mélangé qu'à une partie (comprise entre un quart et un dixième) de l'air admis à l'entrée de l'installation par la grille 20. L'augmentation de température causée par cet appoint est dès lors nettement plus grande que- s'il était mélangé à tout l'air admis dans l'enceinte 1.
Les ouvertures 36 sont réparties le long des plaques alvéolaires 5 en plusieurs rangées quasi verticales. Dans l'installation représentée, les ouvertures 36 sont réparties en trois séries 37, 38 et 39, situées respectivement dans des parties de plus en plus chaudes de l'installation. Les ouvertures 36 sont, par contre, absentes dans les parties les moins chaudes du faisceau 4. La surface de communication entre compartiments, permettant le passage d'une partie du courant d'air saturé, augmente de la série 37
à la série 39. Cette augmentation est obtenue par accroissement du diamètre des ouvertures 36, et (pour la série 39) en perçant les deux parois latérales 30 des alvéoles 28. Avantageusement, ces ouvertures 36 sont réalisées par fusion locale du polycarbonate au moyen, par exemple, de tiges cylindriques chauffées. Un bourrelet 40 renforce ainsi l'ouverture 36 (voir le schéma de détail figuré dans un cercle, fig. 3).
A titre indicatif, le diamètre des ouvertures 36 est compris entre 1.5 et 2.5 mm pour des alvéoles ayant de 5 à 6 mm en largeur et de 7 à 8 mm en hauteur. Le nombre de séries d'ouvertures 36 augmente avec la longueur du faisceau 4 et le rendement thermique souhaité: il est compris entre trois et dix.
Une autre caractéristique de l'invention concerne la suspension des plaques 5. Chacune d'elles est accrochée par des crochets 41 à des tringles 42 disposées au dessus des plaques 5, perpendiculairement au plan des plaques 5. Les tringles 42 sont prolongées à l'extérieur de l'enceinte 1 jusqu'à la butée 43. Lors du montage ou de l'entretien (par exemple lors du remplacement des feutres 8) il est possible de dégager une à une les plaques 5 tout en les laissant suspendues aux tringles 42, après mise en place, d'un étai non représenté.
Dans l'installation en état de marche, les plaques 5 sont solidarisées en un faisceau 4 par des cadres 44 qui
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une élasticité suffisante, maintiennent un espacement très régulier entre les plaques 5. Une semelle 45 constitue la partie inférieure d'un cadre 44. Le serrage de boulons 46, attachant la semelle 45 aux montants d'un cadre 44, a
comme effet de soulever très légèrement les plaques 5. La dilatation thermique, suivant la hauteur, complète cet effet, de sorte qu'aucune contrainte mécanique n'est exercée sur les points d'attache 47 - grâce au jeu donné aux crochets 41 - quand l'installation est en service.
Des moyens de suspension 48 relient, de chaque côté
du faisceau 4, la partie supérieure des montants d'un
cadre 44 à l'une des tringles 42. Ceci permet la dilatation thermique pratiquement sans frottement, dans le sens de la longueur, des plaques 5; c'est important pour des installations à rendement relativement élevé (p. ex. indice de performance égal à 8) nécessitant des plaques de 10-12 m.
Avantageusement, ces moyens de suspension 48 sont constitués par des fléaux 49, chacun formant balance avec deux cadres 44 s'équilibrant l'un l'autre. Sous chacune des tringles 42, deux fléaux sont disposés de part et d'autre
du faisceau 4, étant suspendus en leur milieu par un crochet 50 à cette tringle 42.
Au lieu d'aspirer l'air humide dans le caisson 32, le ventilateur centrifuge peut souffler l'air atmosphérique à l'entrée du compartiment d'évaporation. Il est possible aussi de faire circuler l'air en circuit fermé; en ce cas, la distribution d'eau de mer par les rampes 2 doit être augmentée, pour constituer une source froide suffisante. Mais l'aspiration dans le caisson 32 a l'avantage de supnri-
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enceinte 1: un intervalle 22 entre plaques 5 environ 1.5 fois plus grand que la largeur des alvéoles 28 permet de maintenir dans le compartiment d'évaporation une pression de très peu inférieure à la pression atmosphérique. Il est possible de compenser la petite diminution de transfert thermique, causée par cet intervalle plus grand, par des prolongements 51, sous les plaques 5, des feutres 8.
Il est évident que l'invention n'est pas limitée à .cet- exemple.^ modifiable dans la cadre- des revendications.
REVENDICATIONS
1. Installation pour distiller de l'eau, avec un courant d'air entraînant la vapeur d'eau à une pression voisine de la pression atmosphérique, comportant une paroi d'échange de chaleur (30) entre un compartiment d'évaporation (23)
et un compartiment de condensation (29), situés dans une même enceinte (1) et parcourus successivement par le courant d'air, chargé de vapeur d'eau à température croissante dans le compartiment d'évaporation (23) et déchargé ensuite de cette vapeur, condensée à température décroissante dans le compartiment de condensation (29), caractérisée en ce que le compartiment d'évaporation (23) et le compartiment de condensation (29) sont constitués respectivement par l'espace extérieur et l'espace intérieur de plaques alvéolaires'(5) dont les alvéoles (28) sont pourvues d'ouvertures latérales (36) mettant en communication les compartiments susdits.
Installation for distilling water with an air current entraining water vapor.
The present invention relates to an installation for distilling water, in particular sea water or brackish water, using a current of air to drive the water vapor at a pressure close to atmospheric pressure.
According to known installations, the water to be distilled is distributed on one side of a heat exchange wall separating an evaporation compartment from a compartment
of condensation, located in the same enclosure and traversed successively by an air stream charged with water vapor at increasing temperature in the evaporation compartment, then discharged from this condensed vapor at decreasing temperature, against the aforementioned wall, in the condensation compartment, the latent heat of condensation being immediately recovered through this wall for the evaporation of an equivalent quantity of water to be distilled. Such an installation is described in invention patent N [deg.] 71.00371 (France). Class. intern. C 02 � 1/00
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present invention is more compact, better thermal efficiency and more economical implementation. For this purpose, the evaporation compartment and the condensation compartment are constituted respectively by the external space and by the internal space of alveolar plates, the alveoli of which are provided with lateral openings bringing the above-mentioned compartments into communication.
To facilitate installation and maintenance of the installation, the honeycomb plates are individually provided with suspension hooks sliding on horizontal rods, arranged perpendicular to the plane of each honeycomb plate and extended outside the enclosure.
To give play to the aforementioned hooks and thus prevent them from damaging the honeycomb plates by prolonged punctual traction, while allowing thermal expansion of the plates, in length, when the installation is in service, clamping frames- securing the plates in a bundle are provided with suspension means ensuring a slight lifting of the alveolar plates.
Other details and particularities of the invention will appear during the description of the appended drawings which show schematically and by way of example,
an embodiment of the invention.
Figure 1 is a vertical section along the length of an installation according to the invention. FIG. 2 is an almost horizontal section along the plane A-A 'of FIG. 1. Figure 3 is an almost vertical section along the <EMI ID = 2.1>
The installation comprises an insulated enclosure 1. The seawater (or brackish water) is distributed at its entry into the installation, by a series of spraying booms 2, spanned by felt pens 3, distributing the seawater over the coldest section bundle 4 composed of honeycomb sheets 5 made of polycarbonate. The height of these plates is, p. eg 2 meters, and their length is chosen between 6 and 12 meters depending on the desired thermal efficiency.
Strips 6 of synthetic rubber ensure the bracing and the seal between the external faces of the plates 5, at their cold end. So that the thermal expansion of the plates 5, along their length, takes place in one direction, a fixed point is provided at this end, in particular using the stop 7.
The outer surface of the plates 5 is covered with a
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cold sea water distributed by the ramps 2 and the felts 3 soaks the felts 8 located under them and flows there before being collected in the tank 9.
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the interior space 10 of a preheating exchanger 11. It then flows into the tank 12, located at the hot part of the installation. The sea water reaches a temperature there.
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By a first circulator 13, the warm sea water is pumped and pumped back to a first distributor tank 14 which distributes it over a sheet 15 of synthetic foam or felt. Each ply 15 rests on the upper part of the plates 5, being there in contact with the felt 8 which covers each of them. A more regular imbibition of the felts 8 can be obtained by periodically drowning the
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the intermittent operation of the circulators 11, or the tilting of a small auxiliary tank (not shown) above each tank 14, allows this result.
By soaking the felts 8 and flowing downwards, the hot sea water is partially evaporated under the action of an air current which will be discussed below. The sea water not evaporated in a section passes by overflowing above a partition 16, of the collecting tank 17
to the collecting tank 18, then to the following, each time being pumped by a circulator 11 to the distribution tank located above the corresponding collecting tank.
As the passage from one tank to the next, seawater is both less hot and more concentrated in salts. Finally, the brine is removed by a deconcentration purge 19.
Atmospheric air is drawn into the installation through the openings of a screen 20. A baffle 21 ensures an even distribution of the air circulating between the plates 5, in the intervals 22. The set of intervals 22 constitutes the evaporation compartment 23. By traversing this compartment following the path indicated by arrows f, the air is charged there with water vapor at increasing temperature, in contact with sea water soaking the felts 8, which 'it sweeps in increasingly hot sections. Spacers 24 maintain regular spacing, e.g. ex. of 7 or 8 mm, between the plates 5. It
it should be noted that in Figures 2 and 3 this spacing has been exaggerated for the clarity of the diagram; it is the same
with regard to the thickness of the cellular plates.
At the exit of the evaporation compartment, in the
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steam ,. brought by line 26 and distributed by grid 27; which has the consequence of increasing the temperature of the saturated air (eg from 85 [deg.] to 90 [deg.] C) which then enters each of the cells 28, the assembly of which constitutes the compartment for condensation 29. Due to the additional steam received, the saturated air circulates there at higher temperatures than those of the evaporation compartment 23, on the other side of the wall 30. Therefore, a condensation of droplets 31 takes place against this wall 30, inside the cells 28. The latent heat of condensation is recovered through the wall 30 for the evaporation of an equivalent amount of seawater in the evaporation compartment 23 .
By depositing part of the water vapor it entails, the saturated air gradually cools down to the cold section of the bundle 4, in the vicinity of the strips 6, where the condensation of water vapor if accompanied by a first preheating of the sea water. Finally, the moist air is drawn into the casing 32 by the centrifugal fan
33, then discharged into the atmosphere.
The distilled water 31, condensed against the wall 30, drips on the transverse partitions 34, then flows towards the box 32 where it is collected by the pipe 35. An inclination of the whole of the bundle 4, p. ex. 2 cm / meter, facilitates this flow. This tilt
may relate to the entire apparatus, including the enclosure 1, in which case the preheating exchanger 11 should be placed outside of it.
According to a characteristic of the invention, to increase the heat exchange between compartments, the wall 30 has circular openings 36 putting the two compartments into communication at different temperature levels. The heat exchange per unit area is thus made approximately equal along the beam 4,
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mixed with a part (between a quarter and a tenth) of the air admitted to the inlet of the installation by the grille 20. The increase in temperature caused by this addition is therefore much greater than- if it was mixed with all the air admitted to enclosure 1.
The openings 36 are distributed along the honeycomb plates 5 in several almost vertical rows. In the installation shown, the openings 36 are divided into three series 37, 38 and 39, located respectively in increasingly hot parts of the installation. The openings 36 are, on the other hand, absent in the warmer parts of the bundle 4. The communication surface between compartments, allowing the passage of part of the saturated air current, increases by the series 37
to the series 39. This increase is obtained by increasing the diameter of the openings 36, and (for the series 39) by piercing the two side walls 30 of the cells 28. Advantageously, these openings 36 are produced by local melting of the polycarbonate by means, for example, heated cylindrical rods. A bead 40 thus reinforces the opening 36 (see the detailed diagram shown in a circle, fig. 3).
As an indication, the diameter of the openings 36 is between 1.5 and 2.5 mm for cells having from 5 to 6 mm in width and from 7 to 8 mm in height. The number of series of openings 36 increases with the length of the beam 4 and the desired thermal efficiency: it is between three and ten.
Another characteristic of the invention relates to the suspension of the plates 5. Each of them is hooked by hooks 41 to rods 42 arranged above the plates 5, perpendicular to the plane of the plates 5. The rods 42 are extended to the outside the enclosure 1 up to the stop 43. During assembly or maintenance (for example when replacing the felts 8) it is possible to release the plates 5 one by one while leaving them suspended from the rods 42 , after installation, a forestay not shown.
In the installation in working condition, the plates 5 are joined in a bundle 4 by frames 44 which
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sufficient elasticity, maintain a very regular spacing between the plates 5. A sole 45 constitutes the lower part of a frame 44. The tightening of bolts 46, attaching the sole 45 to the uprights of a frame 44, has
as an effect of lifting the plates very slightly 5. The thermal expansion, depending on the height, completes this effect, so that no mechanical stress is exerted on the attachment points 47 - thanks to the play given to the hooks 41 - when the installation is in service.
Suspension means 48 connect, on each side
of bundle 4, the upper part of the uprights of a
frame 44 to one of the rods 42. This allows the thermal expansion practically without friction, lengthwise, of the plates 5; this is important for installations with relatively high efficiency (eg performance index equal to 8) requiring plates of 10-12 m.
Advantageously, these suspension means 48 are constituted by flails 49, each forming a balance with two frames 44 balancing each other. Under each of the rods 42, two flails are arranged on either side
of the beam 4, being suspended in the middle by a hook 50 from this rod 42.
Instead of sucking the humid air in the box 32, the centrifugal fan can blow atmospheric air at the entrance to the evaporation compartment. It is also possible to circulate the air in a closed circuit; in this case, the distribution of seawater by the ramps 2 must be increased, to constitute a sufficient cold source. But the suction in the box 32 has the advantage of supnri-
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enclosure 1: an interval 22 between plates 5 approximately 1.5 times greater than the width of the cells 28 makes it possible to maintain a pressure in the evaporation compartment that is very little lower than atmospheric pressure. It is possible to compensate for the small decrease in heat transfer, caused by this larger interval, by extensions 51, under the plates 5, of the felts 8.
It is obvious that the invention is not limited to this example, which can be modified within the scope of the claims.
CLAIMS
1. Installation for distilling water, with an air current entraining water vapor at a pressure close to atmospheric pressure, comprising a heat exchange wall (30) between an evaporation compartment (23 )
and a condensation compartment (29), located in the same enclosure (1) and traversed successively by the air stream, charged with steam at increasing temperature in the evaporation compartment (23) and then discharged from this steam, condensing at decreasing temperature in the condensation compartment (29), characterized in that the evaporation compartment (23) and the condensation compartment (29) consist respectively of the external space and the internal space of plates cells' (5), the cells (28) of which are provided with lateral openings (36) connecting the above-mentioned compartments.