Ébullition en film de l’eau salée sous flux solaire concentré

Camila Cohen1^{1}, Quentin Falcoz1^{1}, Régis Olivès1,⋆^{1,\star}
⋆^{\star} : olives@univ-perp.fr
1^{1} PROMES-CNRS
Mots clés : ébullition, eau salée, solaire concentré
Résumé :

L’approvisionnement en eau potable sécurisé à partir du dessalement de l’eau de mer est un des enjeux majeurs pour bon nombre de pays. Afin de mener à bien la décarbonation des procédés industriels et en particulier de dessalement, nous développons un éco-procédé utilisant l’énergie solaire. Précédemment, 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. Dans ce type de procédé de dessalement par voie thermique, le dépôt de sel et de calcaire constitue un verrou technologique important. Le travail a donc consisté à définir les conditions opératoires et la configuration géométrique adaptées pour éviter ce dépôt. Un dispositif expérimental original a été ainsi mis en œuvre. Il est constitué d’une cuve alimentée en eau et d’une pièce métallique conique. Cette pièce sert à absorber le flux solaire concentré arrivant sur la face supérieure et à générer la vapeur à sa surface conique inférieure, partiellement plongée dans l’eau. Placé au foyer d’un concentrateur parabolique du four solaire d’Odeillo, il a permis d’établir les différents régimes d’ébullition de l’eau pure sous flux solaire concentré. Le régime d’ébullition en film (régime de Leidenfrost) s’est révélé intéressant pour éviter le dépôt de sel sur la surface d’évaporation. Des expériences sont désormais réalisées pour étudier le régime d’ébullition en film avec de l’eau salée à différents niveaux de salinité. Il s’agit en outre de déterminer l’influence de la salinité sur les transferts convectifs ainsi que sur la localisation et les épaisseurs de dépôt. Parallèlement, une étude théorique est menée pour identifier, en particulier, le coefficient d’échange thermique en ébullition en film de l’eau salée. Un modèle établi pour l’eau pure est étendu à l’eau salée et comparé aux résultats expérimentaux. Les performances thermiques du système récepteur-générateur de vapeur sont alors évaluées et comparées aux performances obtenues en eau pure.

doi : https://doi.org/10.25855/SFT2023-082

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