leila-TTG
Introduction générale
Chapitre 1 : La Situation De L’eau Dans Le Monde
1-Introduction
2-L’eau dans le monde
2-1- la répartition géographique de l’eau dans le monde
2-2-la consommation de l’eau
2-3-Les normes de L’O.M.S pour l’eau potable
2-4-Les problèmes qui menacent l’eau
2-4-1-La pollution
2-4-2-Les changements climatiques
2-4-3-Le gaspillage
2-4-4-Amenuisement des ressources
3-L’eau potable en Algérie
4-Le problème de l’eau en Algérie
4-1-faiblesse des ressources en eau
4-1-1-Les ressources en eau superficielle
4-1-2-Les ressources en eau souterraine
4-2-Dégradation continue des ressources
4-3-Les périodes de sécheresse
4-4-Conditions climatiques difficiles
4-5-Croissance démographique
4-6-Pertes dans les réseaux d’irrigation
4-7-Taux de raccordement au réseau d’eau potable
5-Différents types d’eau
5-1- L’eau potable
5-2- L’eau de mer
5-3 L’eau saumâtre
5-4 -L’eau distillée
5-4-1-Critère de pureté de l’eau distillée
5-2- Les propriétés thermo-physiques de l’eau
Chapitre 2 : Les Différentes Technologies De Dessalement D’eau..
1-Introduction
2-Les principales technologies de dessalement des eaux
2-1- Les procédés utilisant des membranes
2-1-1-L’osmose inverse
2-1-2-L’électrodialyse
2-1-2-1-Description du procédé
2-1-2-2-Application au dessalement
2-1-2-3-Principe de fonctionnement
2-2-Les procédés thermiques
2-2-1-La congélation
2-2-2- Le procédé de distillation à détentes étagées (Multi-Stage Flash distillation MSF)
2-2-3-Le procédé de distillation à multiples effets (multi-effect distillation MED
2-2-3-1- Les évaporateurs à multiples effets à tubes horizontaux arrosés
2-2-3-2-Les évaporateurs à multiples effets à plaques
2-2-4-Dessalement sous vide
2-2-5-Dessalement par l’énergie solaire
2-2-5-2-Le distillateur solaire
2-2-5-3-Le principe de fonctionnement du distillateur solaire
2-2-5-4-Les types de distillateurs solaires
2-2-5-4-1- Première classification
2-2-5-4-2-Deuxième classification
2-2-5-4-2-1-1 Le distillateur à simple vitrage
2-2-5-4-2-1-Les distillateurs statiques
2-2-5-4-2-1-1 Le distillateur à simple vitrage
2-5-4-2-1-2 Le distillateur à double vitrage
2-2-5-4-2-1-3Distillateur solaire à étages multiples avec récupération de chaleur
2-2-5-4-2-1-4-Distillateur à cascade
2-2-5-4-2-1-5-Le distillateur sphérique à balayage
2-2-5-4-2-1-6-Distillateur solaire à film capillaire
2-2-5-4-3-Les distillateurs à ruissellement
2-2-5-4-3-1-Distillateur à équi-courant
2-2-5-4-3-2-Distillateur à courant croisé
2-2-5-4-3-3- Distillateur à contre courant
2-2-5-4-3-4-Distillateurs à mèche simple et à simple ou double vitrage
2-2-5-4-3-5-Distillateur auto alimenté
2-2-5-4-Distillateur solaire vertical
2-2-5-5-Distillateur de type Watercone
3-Distillateur solaire associé à d’autres dispositifs
3-1-Distillateur avec un panneau solaire
3-1-1-Système à circulation naturelle
3-1-1-1-Système à un fluide, stockage sans échangeur
3-1-1-2-Système à deux fluides, stockage à échangeur
3-1-2-Système à circulation forcée
3-2- Distillateur avec panneau photovoltaïque
3-2-1- Principe de fonctionnement
3-3-Distillateur avec une éolienne
3-3-1- Le Principe de couplage
3-4-Distillateur avec des réflecteurs internes et externes
4-4-Paramètres de fonctionnement d’un distillateur solaire
5- Paramètres et caractéristiques de fonctionnement d’un distillateur solaire
5-1-Le rendement
5-2-L’efficacité
5-2-1-L’efficacité globale
5-2-2-L’efficacité interne
6-Constante de temps du distillateur
7- Paramètres influant sur le système de distillation solaire
7-1- Paramètres externes
7-1-1-Paramètres géographiques
7-1-2-Paramètres météorologiques
7-1-2-1-Intensité du rayonnement solaire
7-1-2-2-La vitesse du vent
7-1-2-3-La température ambiante
7-1-2-4-L’intermittence des nuages
7-2 Paramètres internes
7-2-1-Paramètres de position
7-3-Paramètre de constrictions (géométriques)
7-3-1-La couverture
7-3-2-La surface absorbante
7-3-3-La distance entre la surface d’évaporation et la surface de condensation
7-3-4-L’isolation des faces latérales du distillateur
7-3-5-Paramètres de la saumure
7-3-6- Paramètres optiques
7-3-7-Paramètres Thermo physiques
8- Conception objective pour un distillateur solaire efficace
9-Etat de l’art de la distillation solaire
Chapitre : 3- Modélisation Et Résolution Numérique
1-Introduction
2-2-Le prince de fonctionnement d’un distillateur solaire à double pente
3-3-Les échanges de chaleurs d’un distillateur solaire à double pente
3-3-1-Au niveau de la vitre
3-3-2-Au niveau de la saumure
3-3-3- Au niveau de l’absorbeur
4-Modélisation mathématique des échanges thermiques dans un distillateur solaire
4-1-Hypothèses simplificatrices
4-2-Bilan thermique du distillateur solaire à double pour un régime permanent
4-2-1-Bilan thermique de la vitre
4-2-2-Bilan thermique de la masse d’eau
4-2-3-Bilan thermique du bac absorbant
4-2-4-Le débit de condensat
5-Expression des différents coefficients d’échange thermique
5-1-le rayonnement solaire
5-1-1- La constante solaire
5-1-2-La radiation solaire au niveau du sol
5-1-3- Calcul du rayonnement solaire
5-1-4- Le rayonnement direct
5-1-5- Le rayonnement diffus
5-1-6- Le rayonnement global
5-2-Les expressions de différents coefficients d’échanges thermiques
5-2-1-Par convection eau- vitre
5-2-2-Par évaporation
5-2-3-Par rayonnement eau-vitre
5-2-4-Par rayonnement vitre-ambiant
5-2-5-Par convection vitre ambiant
5-2-6-Par convection bassin-eau
6-Résolution du système d’équations
7-Traitement informatique
8- Organigramme
Chapitre- 4- Résultats Et Interprétation
1-Introduction
2-La variation de rayonnement solaire pour les différentes conditions
3-La variation du flux solaire global
4-L’influence de l’angle de l’inclinaison sur le flux solaire reçue par la vitre
5-Variation temporelle des puissances absorbées
6-La variation des températures des faces extérieures en fonction de temps
7-La variation de la température d’eau en fonction de temps
8-La variation de la température du bac absorbant en fonction de temps
9-L’influence de vent sur les températures de différents composants du distillateur solaire
10-Variation de la production en fonction de temps
11-L’efficacité globale en fonction de temps
12-La variation du facteur de performance en fonction de temps
13- Conclusion
Les procédés utilisant des membranes
Il existe deux catégories :
L’osmose inverse
C’est un procédé de séparation de l’eau des sels dissouts au moyen de membranes semiperméables
sous l’action de la pression (54 à 80 bars pour le traitement de l’eau de mer). Ce procédé fonctionne à température ambiante et n’implique pas de changement de phase. Les membranes polymères utilisées laissent passer les molécules d’eau et s’opposent au passage des sels dissouts et des molécules organiques de 10 mm de taille. Le phénomène d’osmose va se traduire par un écoulement d’eau dirigé de la solution diluée vers la solution concentrée. Si l’on essaie d’empêcher ce flux d’eau en appliquant une pression sur la solution concentrée, la quantité d’eau transférée par osmose va diminuer. Il arrivera un moment où la pression appliquée sera telle que le flux d’eau s’annulera. Si, pour simplifier, nous supposons que la solution diluée est de l’eau pure, cette Pression d’équilibre est appelée pression osmotique.
Une augmentation de la pression au delà de la pression osmotique va se traduire par un flux d’eau dirigé en sens inverse du flux Osmotique, c’est-à-dire de la solution concentrée vers la solution diluée, c’est le phénomène d’osmose inverse. L’énergie requise par l’osmose inverse est uniquement électrique consommée principalement par les pompes haute pression. La teneur en sels de l’eau Osmosée est de l’ordre de 0,5 g/l.
L’électrodialyse
Description du procédé
L’extraction des ions se fait par migration de ces derniers à travers des membranes sélectives (anioniques ou cationiques), sous l’action d’un champ électrique. Ainsi seuls les anions peuvent traverser une membrane anionique et seuls les cations peuvent traverser une membrane cationique. En plaçant plusieurs membranes en parallèle laissant passer alternativement les ions positifs et les ions négatifs, on peut éliminer certains ions de l’eau.
-Les particules qui ne portent pas de charge électrique ne sont pas éliminées.
Application au dessalement
-L’électrodialyse est utilisée pour le dessalement d’eau de mer. La figure-3- illustre le fonctionnement d’une unité en parallèle, de dessalement. En fin de chaîne de traitement on Récupère à la fois de l’eau douce et de la saumure. Il existe également des unités en série ainsi que d’autres modèles de système d’électrodialyse.
Principe de fonctionnement
Sous l’effet d’un courant appliqué dans les bacs externes les ions Na+ sont attirés vers L’électrode négative et les ions Cl vers l’électrode positive. En raison de la sélectivité des membranes ; les ions Na+ peuvent uniquement traverser les membranes cathodiques et les ions Cl– les membranes
anioniques, on obtient de l’eau douce dans deux des quatre Compartiments. Voire figure-3-
La congélation
Cette technique est utilisée par les pays chauds. Il s’agit d’un procédé de congélation sous vide, dont le principe est assez simple. En effet lorsqu’on fait geler de l’eau salée, les cristaux qui se forment pratiquement la glace pure, le sel étant chassé de l’eau lors de la cristallisation. Formant une saumure à la surface du cristal. Les cristaux sont alors lavés puis fondus, ce qui permet d’obtenir de l’eau douce. En fait, les choses sont plus complexes dans la réalité .Une autre méthode fondée sur la congélation est celle du réfrigérant secondaire, dans -Laquelle le transfert de chaleur est obtenu par l’emploi d’un hydrocarbure liquide non miscible dans l’eau.
Le mélange de butane et d’eau de mer passe par un échangeur de chaleur où l’échauffement fait bouillir le butane, ce qui entraîne la congélation de l’eau dans la Saumure. Les cristaux de glace sont lavés, séparés et finalement fondus, moyennant l’échange de chaleur avec la vapeur de butane préalablement comprimée.
Le procédé de distillation à détentes étagées (Multi-Stage Flash distillation MSF)
Ce procédé consiste à maintenir l’eau sous pression pendant toute la durée du chauffage ;
Lorsqu’elle atteint une température de l’ordre de 120°C, elle est introduite dans une enceinte (ou étage) où règne une pression réduite. Il en résulte une vaporisation instantanée par détente, Appelée Flash. Une fraction de l’eau s’évapore, (figure .4) puis va se condenser sur les tubes condenseurs placés en haut de l’enceinte et l’eau liquide, est recueillie dans des réceptacles en dessous des tubes.
C’est l’eau salée chaude qui se refroidit pour fournir la chaleur de vaporisation, l’ébullition s’arrête quand l’eau salée a atteint la température d’ébullition correspondant à la pression régnant.
Dans l’étage considéré. Le phénomène de flash est reproduit ensuite dans un deuxième étage où règne une pression encore plus faible. La vaporisation de l’eau est ainsi réalisée par détentes successives dans une série d’étages où règnent des pressions de plus en plus réduites. On peut trouver jusqu’à 40 étages successifs dans une unité MSF industrielle.
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