FR2524335A1 - Distillateur a effets multiples, utilisable notamment pour le dessalement de l'eau de mer et des eaux saumatres au moyen d'energie renouvelable - Google Patents

Abstract

LE DISTILLATEUR A EFFETS MULTIPLES COMPREND UNE ENCEINTE 1 SEPAREE PAR DES CLOISONS 3, 3, 3 EN N COMPARTIMENTS OU EFFETS C, C...C SUPERPOSES, ALIMENTES EN EAU DE MER PAR UNE CANALISATION D'ALIMENTATION 7 ET DES CONDUITES DE TROP-PLEIN 9 ET 11. LE COMPARTIMENT INFERIEUR C OU PREMIER EFFET PEUT ETRE CHAUFFE AU MOYEN DE LA VAPEUR PRODUITE DANS LE DERNIER EFFET C PAR LE RAYONNEMENT SOLAIRE. PENDANT LE JOUR, LE RAYONNEMENT SOLAIRE CHAUFFE L'EAU DE MER 32 DU COMPARTIMENT C PUIS SUCCESSIVEMENT LES EFFETS C A C EN PRODUISANT DE LA VAPEUR QUI APRES CONDENSATION, EST RECUPEREE DANS LE BAC 15. PENDANT LA NUIT, LE REFROIDISSEMENT DE LA PAROI SUPERIEURE 5 DE L'ENCEINTE PROVOQUE UNE EVAPORATION DE L'EAU DU COMPARTIMENT C PUIS SUCCESSIVEMENT UNE EVAPORATION DANS LES COMPARTIMENTS C A C, CE QUI RAMENE LA TEMPERATURE DE TOUS LES COMPARTIMENTS A LEUR VALEUR INITIALE ET PRODUIT UNE QUANTITE SUPPLEMENTAIRE DE VAPEUR ET D'EAU DOUCE.

Description

La présente invention a pour objet un distillateur à effets multiples, utilisable notamment pour le dessalement de l'eau de mer et des eaux saumâtres.

De façon plus précise, elle concerne un distillateur à effets multiples, susceptible de fonctionner au moyen d'énergie renouvelable, notamment d'énergie solaire ou d'énergie éolienne.

Les distillateurs solaires connus actuellement sont généralement de deux types - les distillateurs à simple effet de construction
simple, peu onéreux, mais dont la production d'eau
douce basée sur un effet de serre reste limitée en
tre 4 et 8 litres par m2 et par jour t et - les distillateurs à effets multiples dont la produc
tion d'eau douce basée sur la formation de vapeur
grâce à des capteurs solaires à concentration est
plus importante et dépend du nombre d'effets Cepen
dant, ces distillateurs sont plus complexes, plus
coûteux et ils se prêtent mal à une utilisation do
mestique.

La présente invention a précisément pour objet un distillateur à effets multiples qui permet d'obtenir une quantité d'eau douce plus importante que celle obtenue avec les distillateurs rustiques à sim pte effet, tout en conservant la simplicité et le faible coGt de ce dernier type de distillateur.

Le distillateur à effets multiples selon l'invention, se caractérise en ce qu'il comprend - une enceinte séparée par des cloisons en n comparti
ments ou effets superposés, les cloisons et la paroi
supérieure de l'enceinte étant réalisées en matériau
bon conducteur de la chaleur, - des moyens pour remplir partiellement de solution à
distiller chacun desdits compartiments, - des moyens pour chauffer la solution contenue dans
le compartiment inférieur ou premier effet de ladite
enceinte, et - des moyens pour recueillir la vapeur condensée sur
la paroi supérieure de l'enceinte et sur les cloi
sons de séparation entre compartiments adjacents.

Dans un tel distillateur, lorsque tous les effets sont remplis partiellement de solution à distiller, on peut obtenir pendant une première période-, par exemple pendant le jour lorsqu'on réalise le chauffage du premier effet au moyen d'énergie solaire, une évaporation de la solution, tout d'abord dans le premier effet, puis successivement dans chacun des effets superposés, et récupérer ainsi une certaine quantité de vapeur condensée tout en stockant, par ailleurs, dans chacun des effets superposés une partie de la chaleur dispensée au premier effet.Pendant une seconde période, par exemple pendant la nuit, on interrompt le chauffage du premier effet et, compte tenu de la différence de température qui s'établit de part et d'autre de la paroi supérieure du distillateur, c'està-dire de la paroi supérieure du nième effet, il se produit naturellement une évaporation de la solution dans le nième effet, puis successivement dans les autres effets, grâce à la chaleur stockée dans chaque effet, ce qui permet d'obtenir une quantité supplémentaire de vapeur condensée.

Ainsi, durant la période d'ensoleillement, l'énergie solaire transformée en chaleur sert à évaporer la solution, par exemple de l'eau de mer, dans le premier effet et la source froide nécessaire pour la condensation de la vapeur produite, est constituée par l'eau de mer présente dans les effets suivants, dont la température s'élève ainsi progressivement au cours de la journée, ce qui leur permet de jouer le rôle de stockages thermiques.

Pendant la nuit, la température extérieure s'abaisse en-dessous de celle atteinte par l'eau de mer du dernier stockage thermique ou dernier effet et cette eau s'évapore alors ; la source froide qui est nécessaire pour condenser la vapeur produite dans le dernier effet, est constituée par la paroi supérieure du distillateur qui joue le rôle de radiateur.

Selon un premier mode de réalisation du distillateur de l'invention, les moyens pour chauffer la solution contenue dans le compartiment inférieur ou premier effet, comprennent un compartiment auxiliaire rempli partiellement de solution à distiller et limité à sa partie supérieure par une paroi transparente au rayonnement solaire, des moyens pour amener la vapeur formée dans ledit compartiment auxiliaire en relation d'échange thermique avec la paroi inférieure du premier compartiment ou premier effet, et des moyens pour collecter la vapeur condensée sur la paroi inférieure du premier effet.

Dans ce premier mode de réalisation, le compartiment auxiliaire peut être situé, soit à la partie #supérieure de l'enceinte et constituer ainsi le nième effet, soit à la partie inférieure de l'enceinte, sous le premier effet.

Lorsque ledit compartiment auxiliaire est situé à la partie supérieure de l'enceinte et constitue le nième effet, les moyens pour amener la vapeur formée dans le compartiment auxiliaire en relation d'échange thermique avec la paroi inférieure du premier effet sont constitués par des moyens pour faire circuler un gaz par exemple de l'air, capable de véhiculer ladite vapeur entre le compartiment auxiliaire et un espace de condensation situé en-dessous du premier effet.

Avantageusement, les moyens pour faire circuler ledit gaz sont constitués par deux conduits isolés thermiquement, reliant le nième effet audit espace de condensation, un capteur solaire étant disposé dans l'un desdits conduits pour chauffer le gaz présent dans ledit conduit et le mettre en circulation par un effet de thermosiphon.

Lorsque le compartiment auxiliaire est situé à la partie inférieure du dispositif, en-dessous du premier compartiment ou premier effet, ce compartiment auxiliaire est limité à sa partie supérieure, d'une part, par une paroi transparente au rayonnement solaire et peu conductrice de la chaleur, et, d'autre part, par la paroi inférieure du premier compartiment ou premier effet. Généralement, la paroi transparente est une double paroi.

De préférence, dans ce premier mode de réalisation du distillateur a effets multiples de l'invention, le compartiment situé à la partie supérieure de l'enceinte ou nième effet est muni de moyens pour isoler thermiquement une couche supérieure de solution à distiller du reste de la solution présente dans ce nième effet.

Avantageusement, dans ce premier mode de réalisation de l'invention, le distillateur comprend de plus un réflecteur capable de réfléchir le rayonnement solaire dans le compartiment auxiliaire.

Selon un second mode de réalisation du distillateur de l'invention, les moyens pour chauffer la solution à distiller contenue dans le compartiment inférieur ou premier effet, comprennent un circuit parcouru par un fluide auxiliaire comportant un échangeur de chaleur indirect immergé dans la solution à distiller du compartiment inférieur ou premier effet.

Ce fluide auxiliaire peut être chauffé par un capteur solaire situé à l'extérieur de l'enceinte ou par toute autre source de chaleur appropriée telle que l'eau chaude géothermique et des rejets thermiques.

Selon un troisième mode de réalisation du distillateur de l'invention, les moyens pour chauffer la solution contenue dans le compartiment inférieur ou ler effet sont constitués par une résistance électrique immergée dans la solution dudit compartiment inférieur, cette résistance électrique étant alimentée en courant soit par un générateur actionné par une éolienne, soit par une cellule photovoltalque.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention, apparattront mieux à la lecture de la description qui suit, donnée bien entendu à titre illustratif et non limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 représente en coupe verticale un distil
lateur à effets multiples selon le premier mode de
réalisation de l'invention, - la figure 2 représente en coupe verticale une ins
tallation de distillation comprenant plusieurs dis
tillateurs juxtaposés analogues à celui de la figure
1, - la figure 3 représente en coupe verticale un distil
lateur à effets multiples selon une variante du pre
mier mode de réalisation de l'invention, et - la figure 4 illustre en coupe verticale un distilla
teur à effets multiples selon le second mode de réa
lisation du dispositif de l'invention.

Sur la figure 1 on a représenté un distillateur à effets multiples dans lequel les moyens de chauffage du premier compartiment ou premier effet sont constitués par un compartiment auxiliaire situé à la partie supérieure du dispositif et constituant le nième effet. Ce distillateur comprend une enceinte 1 à l'intérieur de laquelle sont définis des compartiments ou effets superposés C1, C2 Cn-lt Cn, séparés les uns des autres par des cloisons 31 32...3n en matériau bon conducteur de la chaleur, par exemple en alliage d'aluminium.

Le compartiment C n constitue le compartiment auxiliaire destiné au chauffage du ler effet C et il est limité à sa partie supérieure par une paroi (5) qui peut être soit transparente au rayonnement solaire, soit réalisée en matériau bon conducteur de la chaleur, muni d'un revêtement dont les propriétés émissives sont proches de celles du corps noir pour le rayonnement thermique à la température ambiante, par exemple en aluminium oxydé anodiquement.

Chacun des compartiments de l'enceinte peut être rempli partiellement d'eau de mer ou d'eau saumâtre en utilisant une canalisation d'alimentation (7) qui débouche à la partie supérieure du nième effet Cn
Pour assurer l'alimentation des autres compartiments en solution à distil##r, chaque compartiment comprend des conduites de trop-plein (9 et 11) qui sont conçues pour rejeter dans le compartiment situé immédiatement en dessous le trop-plein de solution, le trop-plein du ler effet C1 étant évacué à l'extérieur par la conduite 12.

Les conduites (9) sont agencées de façon à prélever le trop-plein à la partie basse de chacun des compartiments. Ainsi, en introduisant la solution par la canalisation (7), on peut remplir successivement les compartiments Cn à C1.

Comme on peut le voir sur le dessin, les cloisons de séparation 31 32 ... 3n-1 sont inclinées par rapport à l'horizontale et prolongées à leur extrémité inférieure dans un conduit 13 servant à la récupération de la vapeur condensée et débouchant dans un bac de récupération 15 situé à l'extrémité inférieure de l'enceinte et muni d'une conduite de sortie 16. Par ailleurs, un film en matière plastique 14 fixé sur la dernière cloison 3n 1 assure le guidage du condensat vers le bac 15.

L'installation comprend également deux conduits 17 et 19 qui relient la partie supérieure du compartiment C n au bac de récupération 15 et sont prévus pour assurer la circulation du gaz capable de véhiculer la vapeur entre le compartiment C n et le bac de récupération 15. Ce gaz est généralement constitué par de l'air à la pression atmosphérique Le conduit 19 est isolé thermiquement des compartiments C1,
C2 ... Cn et de l'extérieur par des parois en isolant thermique 20 et 22, et le conduit 17 est isolé thermiquement des compartiments C1, C2 ... C n par la paroi solante 23, isolée de l'extérieur par une paroi 25 transparente au rayonnement solaire, réalisée par exemple en verre ou film plastique.Le conduit 17 est muni d'un capteur solaire 27 qui permet de chauffer l'air présent dans ce conduit pour assurer la mise en circulation de l'air par un effet de thermosiphon.

Au niveau du compartiment Cn, la paroi latérale isolante 20 de l'enceinte est munie d'un réflecteur solaire 29 pour réfléchir le rayonnement solaire dans le compartiment C n afin d'accroître le rendement de captation du rayonnement solaire par l'installation. Une paroi en isolant thermique 31 est disposée, par ailleurs, dans le compartiment Cn de façon à isoler la couche supérieure de solution à distiller 32 du reste de la solution 34 présente dans ce compartiment.

Le fonctionnement de cette installation est le suivant.

On remplit tout d'abord les compartiments Cl à C n de solution à distiller; par exemple d'eau de mer, par la canalisation 7. Pendant la journée, le rayonnement solaire pénètre dans le distillateur à travers la paroi transparente 5 et se trouve absorbé par la couche supérieure 32 d'eau de mer présente dans le compartiment Cn L'énergie véhiculée par le rayon nement solaire est ainsi transformée en chaleur et l'eau de mer de la couche 32 s'échauffe progressivement puis s'évapore. La vapeur produite est entraînée par l'air qui circule dans le compartiment auxiliaire par un système de thermosiphon dû à la présence du capteur solaire 27 qui réchauffe l'air du conduit 17 et le met en circulation en suivant le trajet des flèches F.Dans le compartiment auxiliaire Cn, cet air se charge d'humidité et il entraîne la vapeur produite dans ce compartiment par le conduit 19 dans l'espace de condensation 15 où il est mis en contact avec la paroi inférieure 30 du compartiment C1. Au contact de cette paroi froide, la vapeur d'eau se condense et elle est récupérée dans le bac 15. La chaleur de condensation transmise par la paroi inférieure 30 du compartiment C1 élève progressivement la température de l'eau de mer contenue dans ce premier compartiment.

L'humidité de l'air qui quitte l'espace de condensation 15 est ramenée à sa valeur initiale et cet air est ensuite réchauffé dans le conduit 17,à partir du point bas, par le capteur 27 et mis en circulation par effet de thermosiphon pour être ramené dans l'espace compris entre la paroi transparente 5 et la surface de l'eau 32 du compartiment Cn Dans le compartiment, l'air se charge de nouveau en vapeur et cette vapeur est entraînée comme précédemment à la p#artie inférieure de l'enceinte pour être condensée sur la paroi inférieure 30 du compartiment C1 qui constitue ainsi un premier stockage thermique.

Lorsque la température de l'eau de mer du compartiment C1 s'est suffisamment élevée, cette eau de mer s'évapore en surface et la vapeur produite va se condenser sur la cloison supérieure 31 qui constitue la paroi inférieure du compartiment C2, le condensat est recueilli dans le bac 15 après s'être écoulé par la conduite 13. En se condensant, la vapeur chauffe ainsi l'eau de mer du compartiment C2 qui s'évaporera ensuite lorsque sa température sera suffisante.

Ainsi, tout en produisant de l'eau douce on augmente successivement et progressivement la température de l'eau de mer présente dans les effets C1 à Cn qui constituent ainsi des stockages thermiques.

Le nombre d'effets est choisi en fonction des conditions d'insolation de façon à obtenir en fin de journée le réchauffage de tous les stockages thermiques constitués par les compartiments C1 à Cn Dans le compartiment Cn, la paroi isolante 31 permet d'obtenir pendant la période d'ensoleillement, une couche supérieure d'eau de mer 32 à une température plus élevée que celle de l'eau de mer 34 présente dans la partie basse de ce compartiment, ce qui permet d'établir une stratification et de bloquer les échanges thermiques par convection dans le dernier effet Cn
En fin de journée, on obtient donc une certaine quantité d'eau douce dans le bac 15 et les compartiments C1 à Cn qui ont été chauffés pendant la journée constituent une série de stockage thermiques.

Pendant la nuit, les déperditions thermiques par convection et par rayonnements sur la paroi transparente 5 abaissent la température de cette paroi et la vapeur d'eau présente dans l'air du compartiment Cn vient se condenser au début de la nuit sur cette paroi transparente 5, l'eau douce ainsi produite est collectée par ruissellement le long de la paroi 25 et amenée dans le bac de récupération 15 placé à la base du distillateur.

Au cours de la nuit, lorsque la température du panneau 5 s'abaisse suffisamment en-dessous de celle de l'eau de mer contenue dans le compartiment Cn, l'eau de mer s'évapore en surface et la vapeur produi te continue à se condenser sur le panneau 5.

Etant donné que la chaleur d'évaporation est fournie par la couche supérieure 32 d'eau de mer presente dans le compartiment Cn, la température de cette couche supérieure s'abaisse et lorsqu'elle devient inférieure à celle de l:eau de mer contenue dans la partie inférieure 34 du compartiment Cn qui constitue le dernier stockage thermique, la stratification est détruite et un courant de convection s'établit. La chaleur d'évaporation à la surface du compartiment C n est alors fournie par l'eau de mer présente dans ce compartiment et la température de cette eau de mer va s'abaisser progressivement au cours de la nuit.Lorsque la température de la cloison 3n-1 qui constitue la paroi inférieure du compartiment Cn, se sera suffisamment abaissée, il se produira une condensation de vapeur dans le compartiment Cn~l puis une évaporation de l'eau de mer présente dans ce compartiment Cn~l dont la température va alors s'abaisser progressivement.

Tout au long de la nuit, ce processus va se reproduire d'un compartiment à l'autre pour aller jusqu'au compartiment r dont la température va s'abaisser également.

Ainsi, la chaleur collectée progressivement au cours de la période d'ensoleillement a été stockée dans les différents compartiments puis restituée à l'extérieur au cours de la nuit, après avoir servi à évaporer une nouvelle quantité d'eau de mer.

Pour compenser la production d'eau douce fournie pendant le jour et la nuit et assurer la dilution de la saumure présente dans les différents compartiments, on remplit de nouveau les compartiments du distillateur par la canalisation 7, ce qui provoque le débordement successif des différents compartiments et assure un rejet de saumure par la conduite d'évacua tion 12.

L'appoint d'eau de mer introduit est lié à la quantité d'eau douce produite qui dépend du nombre d'effets. Cet appoint doit être suffisant pour assurer une dilution suffisante de la saumure, mais néanmoins limité pour réduire les pertes thermiques qu'il entraîne forcément. Pour réduire au minimum ces dernières, on effectue le remplissage lorsque la température de tous les compartiments est la plus basse, c1est-à- dire vers l'aurore.

On constate ainsi que le distillateur à effets multiples de l'invention présente de nombreux avantages.

En effet, le fonctionnement est sensiblement symétrique autour de la température moyenne diurne, et ceci permet d'augmenter le nombre des effets et, par conséquent, la production d'eau douce, sans nécessiter pour autant un accroissement de la température au niveau du compartiment auxiliaire qui dans ce cas est le nième effet. Ainsi, on peut conserver une réalisation simple pour l'élément capteur solaire.

Le système travaillant une grande partie du temps grâce aux thermies stockées dans les différents compartiments, les surfaces par lesquelles s'effectuent les échanges thermiques pour les évaporations et condensations des effets multiples, sont bien utilisées, et il n'est pas nécessaire de recourir à des solutions coûteuses pour en obtenir une bonne efficacité.

La fabrication de l'installation reste simple et peu-onéreuse puisqu'elle est simplement constituée d'une série de compartiments superposés ; l'ensemble s'autorégule sans aucun élément supplémentaire et sa conduite reste aussi simple que celle d'un distillateur rustique à simple effet.

Le système peut fonctionner à la pression atmosphérique, ce qui simplifie également sa construction et permet d'avoir une alimentation unique en eau de mer qui s'opère, par débordement et par gravité, de compartiment en compartiment, à partir du compartiment supérieur jusqu'au compartiment inférieur à partir duquel on évacue la saumure.

L'appoint d'eau de mer nécessaire pour la production d'eau douce et pour la dilution de la saumure est effectué en quantité supérieure à celle de l'eau douce produite, mais du même ordre de grandeur, et il peut s'effectuer manuellement en réalisant l'économie d'une pompe et d'une canalisation. Par conséquent, l'autonomie énergétique du système est alors complète.

Ainsi, le distillateur à effets multiples de l'invention permet de conserver la simplicité, la rusticité et le faible coût des distillateurs rustiques à simple effet tout en accroissant fortement la production d'eau douce en raison de ses effets multiples qui sont différés dans le temps, grace à l'utilisation judicieuse de stockages thermiques.

Sur la figure 2, on a représenté une installation de distillation dans laquelle on a juxtaposé plusieurs distillateurs similaires à celui de la figure 1, mais en n'utilisant qu'un seul circuit d'air pour véhiculer la vapeur produite dans le dernier effet de chaque distillateur, ce qui présente en particuler l'avantage de n'utiliser qu'un seul capteur solaire auxiliaire 27 pour tout l'ensemble. Dans ce cas, le nombre d'effets va en croissant dans les installations adjacentes et les parois inférieures de chaque effet sont aménagées pour collecter les condensats dans des conduits 13 situés entre les distillateurs.

Dans ce cas, un film en plastique 14 est disposé dans chaque conduit 13 pour guider les condensats vers le bac unique de récupération 15 et isoler thermiquement les condensats de l'air chaud qui circule dans l'enceinte de façon à éviter une évaporation de l'eau douce produite.

Sur la figure 3, on a représenté en coupe verticale un distillateur à effets multiples, selon une variante du premier mode de réalisation de l'invention, dans laquelle le chauffage du premier effet est assuré par la vapeur produite dans un compartiment auxiliaire situé à la partie inférieure de l'enceinte.

Sur cette figure, on a repris les mêmes références pour désigner les constituants du distillateur qui sont identiques à ceux de la figure 1.

Dans cette variante, le compartiment auxiliaire CO est situé à la partie inférieure de l'enceinte et il est limité à sa partie supérieure, d'une part, par une paroi 5' transparante au rayonnement solaire mais peu conductrice de la chaleur et, d'autre part, par la paroi inférieure 30 du compartiment C qui présente une surface relativement faible par rapport à celle de la paroi transparente 5'. Dans ce cas, pour obtenir la transparence au rayonnement solaire tout en ayant une faible conduction de la chaleur, cette paroi est constituée par un panneau double réalisé par exemple en verre. Par ailleurs, la paroi inférieure 30 du compartiment C1 est inclinée par rapport à l'horizontale comme les cloisons 32 ... 3n-1 et prolongée dans le conduit 13 de récupération du condensat pour venir au contact du film de plastique 14, de façon à guider la vapeur d'eau condensée sur la paroi 30 dans le bac 15 de récupération du condensat. Dans ce cas, la conduite de trop-plein associée au compartiment C1 débouche dans le comparti ment auxiliaire CO pour en permettre le remplissage, ce compartiment CO comportant une conduite d'évacuation 12 associée à une conduite 9 pour évacuer à l1ex- térieur de l'enceinte le trop-plein.Le compartiment CO a une faible profondeur et il est isolé thermique ment du bac de récupération 15 situé à la partie infé- rieure de l'installation par une paroi en isolant thermique 41.

Dans cette variante de realisation, la paroi isolante 20 est munie d'un capteur solaire 29 sur toute sa hauteur de façon à réfléchir le rayonnement solaire dans le compartiment auxiliaire CO et à améliorer le rendement de captation du rayonnement solaire par l'installation.

Comme dans le cas de la figure 1, la paroi supérieure 5 du dernier effet C n est constituée par une paroi transparente simple, réalisée en matériau bon conducteur de la chaleur, de manière à bénéficier pendant le jour d'un effet de serre classique et à permettre pendant la nuit les échanges thermiques avec l'extérieur par convection et par rayonnement. De même, le compartiment C n est muni d'une paroi isolante 31 pour établir une stratification entre la couche supérieure 32 et le reste de l'eau de mer 34 présente dans ce compartiment afin de bloquer les échanges thermiques par convection pendant la période d'ensoleillement.

Dans cette variante de réalisation, le rayonnement solaire pénètre dans le distillateur à travers la paroi transparente double 5' et se trouve absorbé par l'eau de mer présente dans le compartiment
CO de faible profondeur, qui est isolé thermiquement par la paroi 41. L'eau de mer du compartiment CO s'échauffe progressivement puis s'évapore et l'air compris entre la surface de l'eau et la paroi transparen te 5' s'humidifie et s'élève. Un courant thermoconvectif est créé du fait de la présence de la surface froide constituée par la paroi inférieure 30 du compartiment C1, qui contient également de l'eau de mer et constitue un premier stockage thermique.

La vapeur d'eau véhiculée par l'air se condense au contact de cette paroi froide 30 et l'eau douce produite est collectée après ruissellement dans le bac de récupération 15. La chaleur de condensation est transmise par la paroi 30 à l'eau de mer du compartiment C1 et élève progressivement la température de cette eau ; l'air du compartiment CO se refroidit puis redescend en suivant le trajet des flèches F1 et il revient lècher la surface de l'eau de mer présente dans le compartiment CO, se réchauffe, puis se réhumidifie et l'évaporation de l'eau de mer se poursuit dans ce compartiment.

Comme dans le cas du distillateur de la figure 1, lorsque la température de l'eau de mer du compartiment C1 s'est suffisamment élevée, cette eau s'évapore en surface et la vapeur produite se condense sur la paroi inférieure 31 du compartiment C2 qui constitue le stockage thermique suivant. On obtient ainsi successivement une évaporation d'eau de mer dans tous les compartiments et de nouveaux stockages thermiques.Dans le compartiment Cnt il se produit, d'une part, un réchauffage de la couche d'eau de mer 32 située à la partie supérieure du compartiment Cn par un effet de serre classique et, d'autre-part, un réchauffage de l'eau de mer 34 située en dessous de la paroi isolante 31 dû à la condensation de la vapeur formée dans le compartiment Con 1
Pendant la nuit, étant donné que la paroi transparente 5' est réalisée de façon à être peu conductrice de la chaleur, on évite les déperditions thermiques par convection et par rayonnement, ce qui permet de ne pas abaisser fortement la température de cette paroi et de ne pas provoquer une condensation sur sa surface interne dont la température restera ainsi très proche de celle de l'air du compartiment CO, En revanche, sur la paroi transparente 5 du nième.

effet, les déperditions thermiques nocturnes par convection et par rayonnement abaissent la température de cette paroi 5. Rapidement, la température de l'eau de mer 32 du compartiment Cn va se trouver supérieure à celle de la paroi 5 et donc de l'air à son contact, et une évaporation va se produire avec condensation sur la paroi 5. L'énergie est alors fournie par l'eau de mer 32 puis par l'eau de mer 34 qui circule alors vers la surface du compartiment Cn par thermoconvection.

Comme dans le cas du distillateur de la figure 1, on obtiendra ainsi successivement une évaporation de l'eau de mer dans les compartiments Cn, C,1
C2, C1 et Cgb par un effet de cascade inverse à celui de la journée, en utilisant l'énergie fournie par les stockages thermiques de la journée. Ainsi, la chaleur collectée progressivement au cours de la journée est donc restituée à l'extérieur au cours de la nuit, après avoir servi à évaporer l'eau dans les différents compartiments du distillateur qui retrouvent le matin leur température initiale.

Sur la figure 4, on a représenté un autre mode de réalisation du distillateur de l'invention.

Dans ce mode de réalisation, l'enceinte 1 est divisée en plusieurs compartiments C1 à Cn au moyen de cloisons 31 32...3n constituées par deux plans inclinés, ce qui permet de réduire la quantité d'air présente à la partie supérieure des compartiments successifs C1 à Cn. Comme dans le cas des distillateurs illustrés sur les figures 1 à 3, on peut alimenter ce distillateur en eau de mer par une canalisation d'alimentation 7 du compartiment Cn et par un ensemble de conduites de trop-plein 9 et 11 permettant de remplir successivement les compartiments Con 1 à C1 par déversement et par gravité.Dans ce mode de'réalisation, l'eau de mer du compartiment C1 est chauffée par un échangeur de chaleur 51 parcouru par un fluide auxiliaire tel que du fréon chauffé par un capteur solaire à caloduc 53 situé à l'extérieur du distillateur. Dans ce cas, le fréon s'évapore dans le capteur solaire 53 et se condense dans l'échangeur de chaleur 51, et le retour du fréon condensé de l'échangeur 51 au capteur solaire 53 peut se faire, soit au moyen d'une pompe auxiliaire, soit tout simplement par gravité si le capteur solaire 53 se trouve à un niveau inférieur à celui de l'échangeur 51.

Dans ce mode de réalisation où les cloisons 31 32 ... 3n sont formées comme la paroi supérieure 5 de deux plans inclinés, celles-ci sont prolongées à leurs extrémités inférieures dans deux conduits 13 de récupération des condensats munis chacun dlun film de plastique 14 fixé sur la paroi supérieure 5 du compartiment Cn Ces conduits 13 débouchent comme précédemment dans un bac de récupération 15 disposé en-dessous du compartiment C1 qui est isolé thermiquement du bac 15 par une paroi 41. La paroi supérieure 5 du dernier effet, Cn est utilisée comme surface rayonnante traitée en surface sélective froide et elle est réalisée en matériau non transparent pour le rayonnement correspondant au spectre-solaire mais bon conducteur de la chaleur, c'est-à-dire très peu absorbant pour le rayonnement solaire et très proche du corps noir pour le rayonnement correspondant à la température ambiante, ce qui lui permet de servir alors uniquement de condenseur au dernier effet Cn ; cette paroi peut être réalisée par exemple en aluminium anodisé.

Dans ce mode de réalisation du distillateur de l'invention, les compartiments C1 et C n ont de préférence une capacité plus importante que celle des compartiments C2 à Cn 1 afin de pouvoir stocker toute la chaleur reçue pendant la période d'ensoleillement en la restituant pendant les 24 heures dans les différents stockages thermiques, et d'évacuer uniquement pendant la nuit la chaleur reçue tout au long de la journée, sans changement important de température. En revanche, l'inertie thermique des effets intermédiaires C2 à Con 1 n'a aucun effet bénéfique et leur capacité peut être aussi réduite que possible.

Avec ce type de distillateur, il est possible d'accroître sensiblement les performances en augmentant la température du capteur solaire et en abaissant la température de la surface rayonnante, tout en réduisant simultanément les écarts de températures.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, on peut remplacer le capteur solaire à caloduc 51 par une résistance électrique immergée dans l'eau de mer du premier compartiment C1 en utilisant par exemple un aérogénérateur captant l'énérgie éolienne pour fournir de l'énergie électrique à cette résistance. On pourrait aussi alimenter la résistance électrique en courant par des cellules photovoltaiques transformant l'énergie solaire en énergie électrique ou en utilisant de l'eau chaude géothermique.Quel que soit le mode de chauffage du compartiment C1, il est préférable que les capacités du premier et du dernier effets C1 et Cn soient grandes afin de stocker toute la chaleur pendant les périodes d'ensoleillement et/ou de vent, de restituer cette chaleur pendant la nuit ou pendant les périodes de calme, et d'avoir également une inertie thermique dans l'effet C n de façon que sa température s'élève le moins possible. Cette disposition permet de plus d'implanter un plus grand nombre d'effets et d'augmenter la production d'eau douce.

Dans les différents modes de réalisation du distillateur de l'invention, l'utilisation d'un film de matière plastique 14 dans le ou les conduits 13 permet non seulement de guider le condensat vers le bac, 15 de récupération, mais aussi d'empêcher les mouvements d'air humide entre les effets, ce qui risquerait de les court-circuiter. Pour remplir ce rôle, ce film en matière plastique 14 est seulement fixé sur le bord de l'extrémité inférieure de la cloison supérieure 3n 1 ou de la paroi supérieure 5 de l'enceinte, et il reste en contact avec le bord des extrémités inférieures des autres cloisons de séparation, ce qui permet l'écoulement du condensat en évitant les mouvements d'air entre les effets.

Dans le même but, on prévoit également des moyens d'isolation thermique entre les cloisons 3n-l et la paroi 5 pour éviter les fuites calo- rifiques d'un compartiment à l'autre, ce qui courtcircuiterait également les effets.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1. Distillateur à effets multiples, caractérisé en ce qu'il comprend - une enceinte (1) séparée par des cloisons (31

'3n-î > en n compartiments ou effets (C1,

C2 ..Cn) superposés, les cloisons et la paroi supe

rieure (5) de l'enceinte étant réalisées en matériau

bon conducteur de la chaleur, - des moyens (7, 9, 11) pour remplir partiellement de

solution à distiller chacun desdits compartiments, - des moyens pour chauffer la solution contenue dans

le compartiment inférieur (C1 > ou premier effet de

ladite enceinte, et - des moyens (13, 15) pour recueillir la vapeur con

densée sur la paroi supérieure de l'enceinte et sur

les cloisons de séparation entre compartiments adja

cents.

2. Distillateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour chauffer la solution contenue dans le compartiment inférieur ou premier effet, comprennent un compartiment auxiliaire (CO, Cn) rempli partiellement de solution à distiller et limité à sa partie supérieure par une paroi transparente (5) au rayonnement solaire des moyens pour amener la vapeur formée dans ledit compartiment auxiliaire en relation d'échange thermique avec la paroi inférieure (30) du premier compartiment ou premier effet, et des moyens (15) pour collecter la vapeur condensée sur la paroi inférieure du premier effet.

3. Distillateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit compartiment auxiliaire est situé à la partie supérieure de l'enceinte et constitue le nième effet, et en ce que les moyens pour amener la vapeur formée dans ledit compartiment auxiliaire en relation d'échange thermique avec la paroi inférieure (30) du premier effet, sont constitués par des moyens (27) pour faire circuler un gaz capable de véhiculer ladite vapeur entre le compartiment auxiliaire et un espace de condensation (15) situé endessous du premier effet.

4. Distillateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour faire circuler ledit gaz sont constitués par deux conduits isolés thermiquement (17, 19) reliant le nième effet audit espace de condensation (15), un capteur solaire (27) étant disposé dans l'un desdits conduits pour chauffer le gaz présent dans ledit conduit.

5. Distillateur selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ledit gaz est de l'air.

6. Distillateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit compartiment auxiliaire (CO) est situé à la partie inférieure du dispositif en dessous du premier compartiment C1 ou premier effet, et en ce qu'il est limité à sa partie supérieurer d'une part, par une paroi transparente (5') au rayonnement solaire et peu conductrice de la chaleur et, d'autre part, par la paroi inférieure (30) du premier compartiment ou premier effet.

7. Distillateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la paroi transparente (5') du compartiment auxiliaire est constituée par une double paroi.

8. Distillateur selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un réflecteur (29) capable de réfléchir le rayonnement solaire dans le compartiment auxiliaire (CO, Cn).

9. Distillateur selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le nième effet est muni de moyens (31) pour isoler thermiquement une couche supérieure (32) de solution à distiller du reste (34) de la solution présente dans ce nième effet.

10. Distillateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour chauffer la solution à distiller contenue dans le compartiment inférieur ou premier effet, comprennent un circuit parcouru par un fluide auxiliaire comportant un échangeur de chaleur indirect (51) immergé dans la solution à distiller du compartiment inférieur ou premier effet.

11. Distillateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour chauffer la solution contenue dans le compartiment inférieur ou premier effet sont constitués par une résistance électrique immergée dans la solution dudit compartiment inférieur.

12. Distillateur selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que le premier et le nième effet ont une capacité de remplissage en solution à distiller plus importante que celle des autres effets.

13. Distillateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les moyens pour remplir partiellement de solution à distiller chacun desdits compartiments, comprennent une canalisation d'alimentation (7) débouchant dans le compartiment supérieur C n ou nième effet, et des conduites de trop-plein (9 et 11) disposées dans chaque compartiment de façon à rejeter dans le compartiment situé immédiatement en-dessous le trop-plein de solution à distiller provenant du compartiment supérieur.

14. Distillateur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les conduites (9) de trop-plein sont agencées de façon à prélever le trop-plein dans la partie basse de chacun desdits compartiments.

15. Distillateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour recueillir la vapeur condensée sont constitués par un bac de récupération (15) situé à l'extrémité inférieure de l'enceinte et en ce que les cloisons (31 32 ... 3n-î > séparant deux compartiments adja-cents sont inclinées par rapport à l'horizontale et sont prolongées à leur extrémité inférieure dans au moins un conduit (13) débouchant dans ledit bac (15) de façon à collecter la vapeur condensée sur ledites cloisons dans le ou lesdits conduits.

16. Distillateur selon la revendication 15, caractérisé en ce que la paroi supérieure de 1 'encein- te est inclinée par rapport à l'horizontale et associée auxdits conduits (13) de façon à collecter dans le ou lesdits conduits (13) la vapeur condensée sur ladite paroi.

17. Distillateur selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que le ou les conduits (13) de collecte de la vapeur condensée sont munis d'un film en matière plastique (14) fixé sur le bord de l'extrémité inférieure de la cloison supérieure (3n-1) ou de la paroi supérieure (5) de l'enceinte, ce film restant en contact avec les bords des extrémités inférieures des autres cloisons de séparation.

18. Distillateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la paroi supérieure de l'enceinte est réalisée en matériau proche du corps noir pour le rayonnement thermique à la température ambiante.

19. Distillateur selon l'une quelconque des revenications 1 à 18, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'isolation thermique entre les cloisons 31 32 ... 3n-1 et la paroi supérieure (5) de l'enceinte pour éviter les fuites calorifiques d'un compartiment à lautre.