FR2975479A1

FR2975479A1 - Dispositif d'evaporation/condensation

Info

Publication number: FR2975479A1
Application number: FR1154248A
Authority: FR
Inventors: Laurent Tremel
Original assignee: MONTPELLIER ENGINEERING
Current assignee: MONTPELLIER ENGINEERING
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2012-11-23
Anticipated expiration: 2031-05-16
Also published as: WO2012156646A1; FR2975479B1

Abstract

Dispositif (10) d'évaporation/condensation comprenant : un condenseur (12) ; des moyens d'alimentation (14) en gaz du condenseur (12) adaptés pour alimenter le condenseur (12) avec un gaz (G1) à une première température (T1) ; et des moyens d'alimentation (16) en liquide du condenseur (12) adaptés pour alimenter le condenseur (12) avec un liquide (L1) à une deuxième température (T2) inférieure à la première température (T1), le condenseur (12) étant adapté pour mettre en contact direct le gaz (G1) et le liquide (L1) de manière à condenser le gaz (G1), caractérisé en ce qu'il comprend : un évaporateur (42) ; des moyens d'alimentation (44) en gaz de l'évaporateur (42) adaptés pour alimenter l'évaporateur (42) avec un gaz (G2) à une troisième température (T3) ; et des moyens d'alimentation (46) en liquide de l'évaporateur (42) adaptés pour alimenter l'évaporateur (42) avec un liquide (L2) à une quatrième température (T4) supérieure à la troisième température (T3), l'évaporateur (42) étant adapté pour mettre en contact direct le gaz (G2) et le liquide (L2) de manière à évaporer le liquide (L2), et les moyens d'alimentation (14) en gaz du condenseur (12) étant formés par l'évaporateur (42).

Description

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DISPOSITIF D'EVAPORATION/CONDENSATION

La présente invention concerne un dispositif d'évaporation/condensation comprenant : - un condenseur ; - des moyens d' alimentation en gaz du condenseur adaptés pour alimenter le condenseur avec un gaz à une première température ; et - des moyens d' alimentation en liquide du condenseur adaptés pour alimenter le condenseur avec un liquide à une deuxième température inférieure à la première température, le condenseur étant adapté pour mettre en contact direct le gaz et le liquide de manière à condenser le gaz. De tels dispositifs trouvent notamment application dans les domaines de l'assainissement, de la dépollution, de la décontamination de l'eau ou de la déminéralisation, de la désalinisation de l'eau de mer. Dans de nombreuses régions du monde, la pénurie d'eau est à l'origine de dramatiques problèmes humains tels que les maladies, les exodes de populations, les conflits territoriaux et économiques, etc. En particulier, il est généralement admis qu'en raison de cette pénurie d'eau, les populations des pays désertiques ne peuvent pas mettre en place une économie viable. L'accès à l'eau leur permettrait d'amorcer une expansion économique, par exemple par le développement d'agricultures vivrières, industrielles et énergétiques, etc. Par ailleurs, au niveau mondial, la croissance démographique, l'industrialisation et le développement font que les besoins en eau potable ne cessent d'augmenter, tandis que les ressources s'épuisent. L' Organisation Mondiale de la Santé estime que dans les pays en développement, vingt à trente litres d'eau par habitant et par jour suffiraient pour satisfaire les besoins fondamentaux des populations. Or actuellement, une personne sur six dans le monde n' a pas accès à ce minimum. Des recherches ont donc été menées afin d'exploiter une ressource inépuisable qu'est l'eau de mer.

Aujourd'hui, on sait par exemple désaliniser l'eau de mer par la technique dite de l'osmose inverse. L'osmose inverse permet de purifier de l'eau contenant des matières en solution par un système de filtrage très fin utilisant des membranes semi-perméables qui ne laissent passer que les molécules d'eau.

Cette technique, qui fournit une solution compacte, est largement répandue, maîtrisée et peut être mise en oeuvre efficacement de manière industrielle. Cependant, il s'agit d'une solution non seulement polluante et énergétiquement dépendante, 2 2975479

mais également très coûteuse et nécessitant une maintenance rigoureuse. L' invention a pour but de proposer un dispositif simple et peu coûteux qui permet de purifier un liquide, notamment de l'eau. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'évaporation/condensation du type précité, 5 caractérisé en ce qu'il comprend : - un évaporateur ; - des moyens d'alimentation en gaz de l'évaporateur adaptés pour alimenter l'évaporateur avec un gaz à une troisième température ; et - des moyens d'alimentation en liquide de l'évaporateur adaptés pour alimenter l'évaporateur 10 avec un liquide à une quatrième température supérieure à la troisième température, l'évaporateur étant adapté pour mettre en contact direct le gaz et le liquide de manière à évaporer le liquide, et les moyens d'alimentation en gaz du condenseur étant formés par l'évaporateur. Le dispositif d'évaporation/condensation peut comporter une ou plusieurs des 15 caractéristiques suivantes : - les moyens d'alimentation en gaz du condenseur et les moyens d'alimentation en liquide du condenseur sont agencés l'un par rapport à l'autre de manière à faire circuler le gaz et le liquide dans le condenseur à contre-courant l'un par rapport à l'autre ; - dans le condenseur, le gaz et le liquide parcourent sensiblement une même distance, le 20 débit de gaz et le débit de liquide dans le condenseur étant réglés de telle sorte que la température du gaz est sensiblement égale à la deuxième température lorsque le gaz a parcouru ladite distance ; - le liquide est alimenté dans le condenseur sous forme de gouttes, le gaz étant alimenté dans le condenseur avec une vitesse inférieure à une vitesse limite prédéterminée qui dépend de la taille des gouttes ; 25 - les moyens d'alimentation en gaz de l'évaporateur et les moyens d'alimentation en liquide de l'évaporateur sont agencés l'un par rapport à l'autre de manière à faire circuler le gaz et le liquide dans l'évaporateur à contre-courant l'un par rapport à l'autre ; - le dispositif comprend des moyens de chauffage adaptés pour chauffer le liquide à la quatrième température ; et 30 - le gaz est formé par de l'air saturé en vapeur d'eau et le liquide est formé par de l'eau. L'invention a également pour objet un système d'évaporation/condensation, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de dispositifs d'évaporation/condensation tels que mentionnés auparavant disposés en série et séparés les uns des autres par des échangeurs thermiques. L'invention a en outre pour objet l'utilisation d'un dispositif d'évaporation/condensation tel 35 que décrit précédemment ou d'un système d'évaporation/condensation tel que défini ci-dessus pour la désalinisation de l'eau de mer. L'invention a également pour objet un procédé d'évaporation/condensation, comprenant les 3 2975479

étapes suivantes : a) alimentation d'un condenseur avec un gaz à une première température ; b) alimentation du condenseur avec un liquide à une deuxième température inférieure à la première température ; 5 c) mise en contact direct du gaz et du liquide de manière à condenser le gaz, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : d) alimentation d'un évaporateur avec un gaz à une troisième température ; e) alimentation de l'évaporateur avec un liquide à une quatrième température supérieure à la troisième température ; 10 f) mise en contact direct du gaz et du liquide de manière à évaporer le liquide ; et g) récupération du gaz à la sortie de l'évaporateur pour alimenter en gaz le condenseur. Le procédé selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristique suivantes : - les étapes a) et b), respectivement d) et e), sont réalisées simultanément de manière à faire circuler le gaz et le liquide dans le condenseur, respectivement dans l'évaporateur, à contre-courant 15 l'un par rapport à l'autre ; - dans le condenseur, le gaz et le liquide parcourent sensiblement une même distance, le procédé comprenant une étape h) de réglage du débit de gaz et du débit de liquide dans le condenseur de telle sorte que la température du gaz est sensiblement égale à la deuxième température lorsque le gaz a parcouru ladite distance ; 20 - le liquide est alimenté dans le condenseur sous forme de gouttes, le procédé comprenant une étape i) de réglage de la vitesse du gaz dans le condenseur pour être inférieure à une vitesse limite prédéterminée qui dépend de la taille des gouttes ; - l'étape e) comprend une étape j) de chauffage par des moyens de chauffage du liquide à la quatrième température ; et 25 - les étapes a) à g) sont réalisées sur une pluralité de condenseurs et d'évaporateurs disposés en série et séparés les uns des autres par des échangeurs thermiques. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique d'un dispositif d'évaporation/condensation selon 30 l'invention ; - la Figure 2 est une vue schématique d'un système d'évaporation/condensation comprenant une pluralité de dispositifs d'évaporation/condensation identiques à celui de la Figure 1 ; et - la Figure 3 est une vue schématique d'une installation d'évaporation/condensation utilisant le dispositif d'évaporation/condensation de la Figure 1. 35 La Figure 1 représente, de façon schématique, un dispositif 10 d'évaporation/condensation destiné à déminéraliser de l'eau de mer. Le dispositif 10 comprend un condenseur 12, des moyens d'alimentation 14 en gaz du 4 2975479

condenseur 12 et des moyens d'alimentation 16 en liquide du condenseur 12. Le condenseur 12 comporte une enceinte 18 présentant sensiblement une forme de colonne. Le condenseur 12 comporte une entrée 20 de gaz ménagée dans un tronçon inférieur 22 de l'enceinte 18 et une sortie 24 de gaz ménagée dans un tronçon supérieur 26 de l'enceinte 18. 5 Le condenseur 12 comporte une entrée 28 de liquide ménagée dans le tronçon supérieur 26 de l'enceinte 18, de façon opposée à la sortie 24 de gaz, et une sortie 30 de liquide ménagée dans le tronçon inférieur 22 de l'enceinte 18, de façon opposée à l'entrée 20 de gaz. Les moyens d'alimentation 14 en gaz du condenseur 12 sont adaptés pour alimenter le condenseur 12 avec un gaz Gl à une première température Tl. 10 Les moyens d'alimentation 14 sont formés par un évaporateur comme cela sera décrit plus en détail par la suite, et comportent une conduite 32 d'acheminement du gaz Gl reliant l'évaporateur à l'entrée 20 de gaz. Le terme « gaz » utilisé ici doit s'entendre au sens large, et désigne aussi bien un gaz simple qu'un mélange gazeux. 15 Le gaz Gl est formé par de l'air saturé en vapeur d'eau. La première température Tl est par exemple sensiblement égale à 80°C. Les moyens d' alimentation 16 en liquide du condenseur 12 sont adaptés pour alimenter le condenseur 12 avec un liquide L1 à une deuxième température T2 inférieure à Tl. Le liquide L1 est formé par de l'eau douce. 20 La deuxième température T2 est par exemple sensiblement égale à 40°C. Les moyens d' alimentation 16 comportent une source 34 d'eau douce et une conduite 36 reliant la source 34 à l'entrée 28 de liquide. Les moyens d'alimentation 16 comportent également un disperseur 38 pour distribuer le liquide L1 sous forme de gouttes, le disperseur 38 étant placé à l'intérieur de l'enceinte 18, dans le 25 tronçon supérieur 26. Le dispositif 10 comprend un évaporateur 42, des moyens d'alimentation 44 en gaz de l'évaporateur 42 et des moyens d'alimentation 46 en liquide de l'évaporateur 42. L'agencement de l'évaporateur 42, des moyens d'alimentation 44 en gaz et des moyens d'alimentation 46 en liquide est sensiblement identique à celui du condenseur 12, des moyens 30 d'alimentation 14 en gaz et des moyens d'alimentation 16 en liquide, leurs modes de fonctionnement respectifs étant différents l'un de l'autre. L' évaporateur 42 comporte une enceinte 48 présentant sensiblement une forme de colonne. L'évaporateur 42 comporte une entrée 50 de gaz ménagée dans un tronçon inférieur 52 de l'enceinte 48 et une sortie 54 de gaz ménagée dans un tronçon supérieur 56 de l'enceinte 48. 35 L'évaporateur 42 comporte une entrée 58 de liquide ménagée dans le tronçon supérieur 56 de l'enceinte 48, de façon opposée à la sortie 54 de gaz, et une sortie 60 de liquide ménagée dans le tronçon inférieur 52 de l'enceinte 48, de façon opposée à l'entrée 50 de gaz. 5 2975479

Les moyens d'alimentation 44 en gaz de l'évaporateur 42 sont adaptés pour alimenter l'évaporateur 42 avec un gaz G2 à une troisième température T3. Les moyens d'alimentation 44 sont formés par le condenseur 12 comme cela sera décrit plus en détail par la suite, et comportent une conduite 62 d' acheminement du gaz G2 reliant la sortie 24 5 de gaz du condenseur 12 à l'entrée 50 de gaz de l'évaporateur 42. Le gaz G2 est formé par de l'air saturé en vapeur d'eau. La troisième température T3 est par exemple sensiblement égale à 40°C. Les moyens d'alimentation 46 en liquide de l'évaporateur 42 sont adaptés pour alimenter l'évaporateur 42 avec un liquide L2 à une quatrième température T4 supérieure à T3. 10 Le liquide L2 est formé par de l'eau de mer. La quatrième température T4 est par exemple sensiblement égale à 80°C. Les moyens d'alimentation 46 comportent une source 64 d'eau de mer et une conduite 66 reliant la source 64 à l'entrée 58 de liquide. Les moyens d'alimentation 46 comportent également un disperseur 68 pour distribuer le 15 liquide L2 sous forme de gouttes, le disperseur 68 étant placé à l'intérieur de l'enceinte 48, dans le tronçon supérieur 56. Le dispositif 10 d'évaporation/condensation comprend en outre des moyens de chauffage 69 adaptés pour chauffer le liquide L2 à la température T4. Les moyens de chauffage 69 sont disposés sur le trajet du liquide L2 entre la source 64 et 20 l'entrée 58 de liquide, permettant ainsi de chauffer directement le liquide L2 à la température T4. Les moyens de chauffage 69 sont formés avantageusement par des capteurs solaires thermiques. En variante, les moyens de chauffage 69 sont formés par une chaudière. Le dispositif 10 d'évaporation/condensation comprend en outre des moyens de ventilation 71 25 disposés dans la conduite 62. Une sortie supplémentaire 74 de gaz est prévue dans la conduite 62, avant les moyens de ventilation 71. Une entrée supplémentaire 76 de gaz reliée à une source 78 de gaz, notamment d'air, est également prévue dans la conduite 62, avant les moyens de ventilation 71. 30 Le fonctionnement du dispositif 10 d'évaporation/condensation est expliqué ci-dessous. Dans une étape a), de l'air saturé en vapeur d'eau Gl à la température Tl est injecté par l'entrée 20 de gaz dans le condenseur 12 et circule dans l'enceinte 18 depuis le tronçon inférieur 22 jusqu'au tronçon supérieur 26. Simultanément, dans une étape b), de l'eau douce L1 à la température T2 est prélevée dans la 35 source 34 d'eau douce, acheminée par la conduite 36 jusqu'à l'entrée 28 de liquide du condenseur 12, et dispersée par le disperseur 38 dans l'enceinte 18 sous forme de gouttes d'eau depuis le tronçon supérieur 26 jusqu'au tronçon inférieur 22. 6 2975479

Lors d'une étape c), l'eau douce L1 et l'air saturé G1 sont donc mis en contact direct l'un avec l'autre et circulent dans l'enceinte 18 à contre-courant l'un par rapport à l'autre. La circulation de l'air saturé Gl à contre-courant de la circulation de l'eau douce L1 est facilitée par les moyens de ventilation 71. 5 L'eau douce L1 et l'air saturé Gl parcourent dans le condenseur 12 sensiblement une même distance, cette distance étant sensiblement égale à la hauteur de l'enceinte 18. Lors de son parcours dans l'enceinte 18, l'air saturé Gl se mélange aux gouttes d'eau L1. Tl étant supérieure à T2, l'air saturé Gl se refroidit au contact des gouttes d'eau L1 et condense sur les gouttes d'eau L1, tandis que l'eau douce L1 se réchauffe dans la limite de la 10 température de l'air saturé Gl entrant dans l'enceinte 18, c'est-à-dire dans la limite de Tl. L'eau douce L1 augmentée des condensats et à la température Tl forme alors le liquide L3 à la température Tl qui est récupéré dans le tronçon inférieur 22 de l'enceinte 18 et évacué par la sortie 30 de liquide. L'air saturé de vapeur d'eau Gl ayant perdu une partie de sa vapeur par condensation est 15 récupéré à la température T2 dans le tronçon supérieur 26 de l'enceinte 18 et forme alors le gaz G3 à la température T2. Le gaz G3 à la température T2 est évacué par la sortie 24 du condenseur 12. Ce gaz est ensuite régénéré au moins en partie par de l'air extérieur afin d'en évacuer d'éventuels gaz indésirables libérés lors de l'évaporation et de limiter les risques d'encrassement 20 du dispositif 10. Ainsi, au moins une partie du gaz G3 est définitivement évacuée du dispositif 10 par la sortie supplémentaire 74, tandis que du gaz issu de la source 78 est injecté par l'entrée supplémentaire 76 dans le dispositif 10. Le nouveau mélange de gaz forme le gaz G2 à la température T3. 25 Ce gaz est poussé dans la conduite 62 par les moyens de ventilation 71 jusqu'à l'entrée 50 de l'évaporateur 42. Dans une étape d), l'air saturé G2 à la température T3 est injecté par l'entrée 50 de gaz dans l'évaporateur 42 et circule dans l'enceinte 48 depuis le tronçon inférieur 52 jusqu'au tronçon supérieur 56. 30 Simultanément, dans une étape e), de l'eau de mer L2 est prélevée dans la source 64 d'eau de mer, chauffée à la température T4 par les moyens de chauffage 69 lors d'une étape j), acheminée par la conduite 66 jusqu'à l'entrée 58 de liquide de l'évaporateur 42, et dispersée par le disperseur 68 dans l'enceinte 48 sous forme de gouttes d'eau depuis le tronçon supérieur 56 jusqu'au tronçon inférieur 52. 35 Lors d'une étape f), l'eau de mer L2 et l'air saturé G2 sont donc mis en contact direct l'un avec l'autre et circulent dans l'enceinte 48 à contre-courant l'un par rapport à l'autre. L'eau de mer L2 et l'air saturé G2 parcourent dans l'évaporateur 42 sensiblement une même 7 2975479

distance, cette distance étant sensiblement égale à la hauteur de l'enceinte 48. Lors de son parcours dans l'enceinte 48, l'air saturé G2 se mélange aux gouttes d'eau L2. T3 étant inférieure à T4, l'air saturé G2 se réchauffe au contact des gouttes d'eau L2, tandis que l'eau de mer L2 se refroidit et s'évapore. 5 Dans une étape g), l'air saturé G2 augmenté de la vapeur d'eau créée et à la température T4 est récupéré dans le tronçon supérieur 56 de l'enceinte 48 et forme alors le gaz G4 à la température T4. Le gaz G4 à la température T4 est évacué par la sortie 54 de gaz et acheminé par la conduite 32 jusqu'à l'entrée 20 de gaz du condenseur 12 pour former de nouveau le gaz Gl à la température 10 Tl. L'eau de mer L2 qui s'est concentrée en sel est récupérée à la température T3 dans le tronçon inférieur 52 de l'enceinte 48 et forme alors le liquide L4 à la température T3 qui est évacué par la sortie 60 de liquide. Ainsi, la chaleur de l'eau de mer L2 introduite dans l'évaporateur 42 par l'entrée 58 de 15 liquide est transférée à l'eau douce L3 récupérée à la sortie 30 de liquide du condenseur 12. Cette chaleur transférée est avantageusement réutilisée dans un système d' évaporation/condensation 70 tel qu' illustré sur la Figure 2. Le système d'évaporation/condensation 70 comprend une pluralité N de dispositifs d'évaporation/condensation 10;, i variant de 1 à N, identiques au dispositif 10 de la Figure 1, placés 20 en série et séparés les uns des autres par des échangeurs thermiques 72;, i variant de 1 à N. A la sortie du premier dispositif d'évaporation/condensation 101, une partie de l'eau douce L3 réchauffée et l'eau de mer L4 refroidie, circulent à travers le premier échangeur thermique 721. A la sortie de l'échangeur thermique 721, l'eau douce L3 s'est refroidie à la température T2 et forme alors le liquide Ll à la température T2, tandis que l'eau de mer L4 s'est réchauffée à la 25 température T4 et forme alors le liquide L2 à la température T4. L'eau douce L1 et l'eau de mer L2 sont acheminées pour alimenter un deuxième dispositif d'évaporation/condensation 102, et ainsi de suite jusqu'à récupérer une eau de mer L4 dont la concentration en sel atteint une valeur prédéterminée souhaitée. Cette eau de mer L4 est alors définitivement évacuée du système d'évaporation/condensation 30 70, notamment rejetée à la mer qui constitue également la source 64 d'eau de mer ou bien récupérée par exemple pour la production de sels (sel de table, sel de magnésium, etc.). L'eau douce L1, augmentée de tous les condensats résultant des N dispositifs 10; d'évaporation/condensation, est refroidie par passage à travers le N-ième échangeur thermique 72N et par transfert de chaleur avec l'eau de mer L2 prélevée directement dans la mer. Elle est ensuite 35 acheminée vers la source 34 d'eau douce qui constitue ainsi une réserve d'eau potable. Comme représenté sur la Figure 2, des conduites de dérivation sont prévues à la sortie de liquide de chaque condenseur ainsi qu'à l'entrée de liquide de chaque évaporateur afin d'alimenter 8 2975479

chaque dispositif 10; d'évaporation/condensation avec les mêmes volumes de liquide. Les moyens de chauffage 69 sont avantageusement disposés en amont de l'entrée d'eau douce du Nième échangeur thermique 72N, permettant ainsi de chauffer indirectement le liquide L2 à la température T4, via le chauffage direct de l'eau douce L1 augmentée des condensats à la 5 température T4 et via le transfert de chaleur par le Nième échangeur thermique 72N. Le fait de disposer les moyens de chauffage sur le circuit d'eau douce au lieu du circuit d'eau de mer présente l'avantage d'éviter l'encrassement et la détérioration des moyens de chauffage par le sel, en particulier lorsqu'il s'agit de capteurs solaires thermiques, augmentant ainsi leur durée de vie et réduisant de ce fait les coûts de maintenance du système. 10 Bien entendu, il est possible de disposer les moyens de chauffage 69 sur le trajet du liquide L2, entre le Nième échangeur thermique 72N et l'entrée 58 de liquide de chaque évaporateur 42. Les moyens de chauffage 69 permettent en outre de compenser les différentes pertes de chaleur accumulées à la sortie du système 70 d'évaporation/condensation. En référence à la Figure 3, le système d'évaporation/condensation 70 se présente sous la 15 forme d'une unité compacte et mobile qui est installée à proximité d'une mer ou d'un océan et qui permet d'irriguer un champ. Dans chaque dispositif 10 d'évaporation/condensation, le débit de gaz et le débit de liquide dans le condenseur 12 et dans l'évaporateur 42 sont réglés lors d'une étape h) afin d'optimiser le rendement du dispositif 10. 20 En particulier, dans le condenseur 12, ces débits sont réglés de telle sorte que la température du gaz Gl est sensiblement égale à la température T2 du liquide L1 entrant dans le condenseur 12 lorsque le gaz Gl a parcouru dans l'enceinte 18 la même distance que le liquide L1. Ici, le gaz Gl et le liquide L1 circulant dans l'enceinte 18 à contre-courant, les débits sont réglés de telle sorte que la température du gaz Gl est sensiblement égale à la température T2 du 25 liquide Ll entrant dans le condenseur 12, sensiblement lorsque le gaz Gl atteint le disperseur 38. En effet, si le débit de liquide L1 est trop important, la température du gaz Gl diminue jusqu'à atteindre la température T2 du liquide L1 à une hauteur intermédiaire de l'enceinte 18. Au-delà de cette hauteur, le gaz Gl ne subit plus aucun changement, le gaz Gl et le liquide L1 évoluant à la température T2 en sens inverse. Le gaz Gl perd donc toute sa chaleur sur une partie 30 inférieure de l'enceinte 18. Ainsi, le rendement n'est pas optimal du fait de l'inutilisation de la hauteur totale de l'enceinte 18. Inversement, si le débit de gaz Gl est trop important, la température du gaz Gl diminue mais n'atteint pas la température T2 car il n'y a pas assez de liquide L1. Ainsi, lorsque le gaz Gl atteint le disperseur 38, sa température est supérieure à T2. La perte de rendement provient donc du fait 35 que le gaz Gl ne s'est pas condensé de manière optimale, toute la vapeur espérée n'ayant pas été extraite du gaz G1. Par ailleurs, la régulation des débits de gaz et de liquide est contrainte par la vitesse du gaz. 9 2975479

En effet, la vitesse du gaz est réglée de telle sorte que la force de frottement ascensionnelle du gaz sur les gouttes de liquide n' est pas supérieure à la force de gravité descendante exercée sur les gouttes de liquide en chute libre. La vitesse du gaz est donc réglée lors d'une étape i) pour être inférieure à une vitesse limite 5 prédéterminée qui correspond à la vitesse du gaz à laquelle le gaz ascendant maintient les gouttes de liquide en apesanteur. La vitesse limite est liée à la taille des gouttes de liquide produites par les disperseurs. Plus les gouttes de liquide sont petites, plus la vitesse limite est basse. L'équation (1) ci-dessous donne la vitesse limite d'une goutte dans l'air Vgm(r), en m/s, en 10 fonction du rayon r de cette goutte d'eau, en mm : V (r) = 9,4 * (1- e( t,aa*Y''s>) (1) Cette équation a été établie par R. Gunn et G.D. Kinzer, et publiée en 1949 dans un article intitulé « The terminal velocity of fall for water droplets in stagnant air », Journal of Meteorology, Vol.6, p.243-248. 15 D'où le tableau suivant : r Vam (mm) (m/s) 0,5 3,98 1 6, 63 1,5 8,06 2 8,77 2,5 9,12 3 9,27 3,5 Eclatement* 4 Eclatement* Eclatement* signifie que la goutte éclate avant que la vitesse limite soit atteinte car les forces de cohésion ne suffisent plus à maintenir l'intégrité de la goutte. Dans le condenseur, la vitesse du liquide est minimisée par rapport à la vitesse du gaz de 20 manière à favoriser la condensation du gaz sur les gouttes de liquide, tandis que dans l'évaporateur, la vitesse du liquide est maximisée par rapport à la vitesse du gaz de manière à favoriser l'évaporation des gouttes de liquide. Par ailleurs, plus les gouttes de liquide sont petites, plus la surface d'échange entre le gaz et le liquide augmente, améliorant de ce fait le rendement du dispositif. 25 L'invention propose donc un système d'évaporation/condensation simple, robuste, autonome et de maintenance aisée qui permet de produire de l'eau potable en désalinisant de l'eau de mer à moindre coût. Le système d'évaporation/condensation selon l'invention est particulièrement adapté aux pays côtiers et arides, tels que ceux du continent africain. o O o o 0 0 10 2975479

Par ailleurs, le système d'évaporation/condensation selon l'invention fournit non seulement une solution aux problèmes actuels de pénurie d'eau mais fournit également une solution non polluante, respectueuse de l'environnement et permettant un développement durable. Dans tout ce qui a été décrit précédemment, les gaz et les liquides correspondants sont 5 alimentés dans les évaporateurs/condensateurs à contre-courant, mais il est tout à fait possible de les injecter de façon co-courante en modifiant l'agencement des moyens d'alimentation respectifs. Dans tout ce qui a été décrit précédemment, le circuit des gaz dans chaque dispositif 10 d'évaporation/condensation est un circuit en boucle ouverte, mais il est tout à fait possible de prévoir un circuit de gaz en boucle fermée en supprimant la sortie supplémentaire 74, l'entrée 10 supplémentaire 76 et la source 78. En outre, en fonction des applications souhaitées, les gaz et les liquides utilisés peuvent être autres que de l'air saturé en vapeur d'eau et de l'eau. Par exemple, afin de recycler de l'alcool chargé d'encre, notamment de l'alcool ayant servi à laver des surfaces encrées, ou afin de détruire des encres à bases alcooliques, l'évaporateur disperserait un mélange encre+alcool chaud pour en 15 extraire les vapeurs d'alcool et le condenseur disperserait des gouttes d'alcool froides pour condenser les vapeurs d'alcool. Plus généralement, le dispositif selon l'invention fonctionne avec tout type de solvant (eau, alcools, éthers, etc.) et tout type de solide ou de sel (solutions ioniques, boues, huiles, etc.). 11

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif (10) d'évaporation/condensation comprenant : - un condenseur (12) ; - des moyens d'alimentation (14) en gaz du condenseur (12) adaptés pour alimenter le condenseur (12) avec un gaz (Gl) à une première température (Tl) ; et - des moyens d'alimentation (16) en liquide du condenseur (12) adaptés pour alimenter le condenseur (12) avec un liquide (Ll) à une deuxième température (T2) inférieure à la première température (Tl), le condenseur (12) étant adapté pour mettre en contact direct le gaz (Gl) et le liquide (Ll) de manière à condenser le gaz (Gl), caractérisé en ce qu'il comprend : - un évaporateur (42) ; - des moyens d'alimentation (44) en gaz de l'évaporateur (42) adaptés pour alimenter l'évaporateur (42) avec un gaz (G2) à une troisième température (T3) ; et - des moyens d'alimentation (46) en liquide de l'évaporateur (42) adaptés pour alimenter l'évaporateur (42) avec un liquide (L2) à une quatrième température (T4) supérieure à la troisième température (T3), l'évaporateur (42) étant adapté pour mettre en contact direct le gaz (G2) et le liquide (L2) de manière à évaporer le liquide (L2), et les moyens d'alimentation (14) en gaz du condenseur (12) étant formés par l'évaporateur (42).
2. Dispositif (10) d'évaporation/condensation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation (14) en gaz du condenseur (12) et les moyens d'alimentation (16) en liquide du condenseur (12) sont agencés l'un par rapport à l'autre de manière à faire circuler le gaz (Gl) et le liquide (Ll) dans le condenseur (12) à contre-courant l'un par rapport à l'autre.
3. Dispositif (10) d'évaporation/condensation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans le condenseur (12), le gaz (Gl) et le liquide (Ll) parcourent sensiblement une même distance, le débit de gaz (Gl) et le débit de liquide (Ll) dans le condenseur (12) étant réglés de telle sorte que la température du gaz (Gl) est sensiblement égale à la deuxième température (T2) lorsque le gaz (Gl) a parcouru ladite distance.
4. Dispositif (10) d'évaporation/condensation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le liquide (Ll) est alimenté dans le condenseur (12) sous forme de gouttes, le gaz (Gl) étant alimenté dans le condenseur (12) avec une vitesse inférieure à une vitesse limite prédéterminée (Vgm(r)) qui dépend de la taille (r) des gouttes.
5. Dispositif (10) d'évaporation/condensation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation (44) en gaz de l'évaporateur (42) et les moyens d'alimentation (46) en liquide de l'évaporateur (42) sont agencés l'un par rapport à l'autre de 12 2975479 manière à faire circuler le gaz (G2) et le liquide (L2) dans l'évaporateur (42) à contre-courant l'un par rapport à l'autre.
6. Dispositif (10) d'évaporation/condensation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de chauffage (69) adaptés pour chauffer le liquide 5 (L2) à la quatrième température (T4).
7. Dispositif (10) d'évaporation/condensation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le gaz (Gl, G2) est formé par de l'air saturé en vapeur d'eau et le liquide (L1, L2) est formé par de l'eau.
8. Système (70) d'évaporation/condensation, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de 10 dispositifs (10;) d'évaporation/condensation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 disposés en série et séparés les uns des autres par des échangeurs thermiques (72;).
9. Utilisation d'un dispositif (10) d'évaporation/condensation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ou d'un système (70) d'évaporation/condensation selon la revendication 8 pour la désalinisation de l'eau de mer. 15
10. Procédé d'évaporation/condensation, comprenant les étapes suivantes : a) alimentation d'un condenseur (12) avec un gaz (Gl) à une première température (T 1) ; b) alimentation du condenseur (12) avec un liquide (L1) à une deuxième température (T2) inférieure à la première température (T 1) ; c) mise en contact direct du gaz (Gl) et du liquide (L1) de manière à condenser le gaz (Gl), 20 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : d) alimentation d'un évaporateur (42) avec un gaz (G2) à une troisième température (T3) ; e) alimentation de l'évaporateur (42) avec un liquide (L2) à une quatrième température (T4) supérieure à la troisième température (T3) ; f) mise en contact direct du gaz (G2) et du liquide (L2) de manière à évaporer le liquide 25 (L2) ; et g) récupération du gaz à la sortie de l'évaporateur (42) pour alimenter en gaz le condenseur (12).
11. Procédé d' évaporation/condensation selon la revendication 10, caractérisé en ce que les étapes a) et b), respectivement d) et e), sont réalisées simultanément de manière à faire circuler le 30 gaz (Gl, G2) et le liquide (L1, L2) dans le condenseur (12), respectivement dans l'évaporateur (42), à contre-courant l'un par rapport à l'autre.
12. Procédé d'évaporation/condensation selon la revendication 10 ou 1l, caractérisé en ce que, dans le condenseur (12), le gaz (Gl) et le liquide (Ll) parcourent sensiblement une même distance, le procédé comprenant une étape h) de réglage du débit de gaz (Gl) et du débit de liquide (L1) dans 35 le condenseur (12) de telle sorte que la température du gaz (Gl) est sensiblement égale à la deuxième température (T2) lorsque le gaz (Gl) a parcouru ladite distance.
13. Procédé d'évaporation/condensation selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, 13 2975479 caractérisé en ce que le liquide (Ll) est alimenté dans le condenseur (12) sous forme de gouttes, le procédé comprenant une étape i) de réglage de la vitesse du gaz (Gl) dans le condenseur (12) pour être inférieure à une vitesse limite prédéterminée (Vgm(r)) qui dépend de la taille (r) des gouttes.
14. Procédé d'évaporation/condensation selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, 5 caractérisé en ce que l'étape e) comprend une étape j) de chauffage par des moyens de chauffage (69) du liquide (L2) à la quatrième température (T4).
15. Procédé d'évaporation/condensation selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que les étapes a) à g) sont réalisées sur une pluralité de condenseurs (12) et d'évaporateurs (42) disposés en série et séparés les uns des autres par des échangeurs thermiques 10 (72;).