Ébullition en film sous flux solaire concentré
Le dessalement de l’eau de mer pour un approvisionnement en eau potable sécurisé fait partie des enjeux majeurs pour bon nombre de pays. Aussi, l’intégration des énergies bas-carbone dans les procédés de dessalement devient crucial. C’est ainsi que de plus en plus d’études portent sur la conception d’éco-procédé de dessalement de l’eau de mer utilisant, en particulier, l’énergie solaire. Nous avons proposé un système basé sur la génération de vapeur d’eau par ébullition de l’eau saumâtre à partir du rayonnement solaire concentré. Il s’est agi de définir les conditions opératoires et la configuration géométrique adaptées à ce nouveau type de procédé. Dans le cadre de cette étude, un dispositif expérimental original a été mis en œuvre afin d’étudier les régimes d’ébullition sous flux solaire concentré. Il a été montré que le régime d’ébullition en film permettait de maintenir la surface d’évaporation propre, exempte de dépôt. Or le dépôt de sel et de calcaire constitue un verrou technologique majeur dans le développement des procédés de dessalement par voie thermique.
Des expériences sont donc réalisées à l’aide de ce dispositif pour étudier le régime d’ébullition en film et donc de définir les conditions opératoires pour assurer le bon fonctionnement de l’évaporateur. Une étude théorique conduit à identifier, en particulier, le coefficient d’échange thermique en ébullition en film dans une géométrie conique et à déterminer une corrélation semi-empirique comparable à celle de Rohsenow et al.. Les performances thermiques du système récepteur-générateur de vapeur sont alors évaluées en fonction de ses propriétés thermiques et géométriques. L’efficacité thermique obtenue est de 82 % ; elle est comparée à celle obtenue en régime nucléée qui est de 89 %. Certes l’ébullition en film a une efficacité plus faible, mais elle comporte l’avantage, par rapport à l’ébullition nucléé, de préserver la surface d’évaporation du dépôt de calcaire et de sel et ainsi réduire les coûts d’entretien.