Chapitre VIII: Validation expérimentale des modèles et
VIII.3 Unité de dessalement de Abu Dhabi Water and Electricity Authority
VIII.3.1 Description de l’unité et données techniques
Le flowsheet simplifié de l'unité pilote de ‘Abu Dhabi Water and Electricity Authority’ est illustré dans la figure 2. Cette unité pilote est constituée de 18 effets montés en configuration d'alimentation en série et disposés en deux empilement verticale parallèle dont le premier effet est un effet commun entre ces deux empilement. L’un des empilements est constitués en effets de nombre paire (2,4… 18) et l’autre empilement contient les effets de nombre impaires (3,5 … 17).
L'eau d'alimentation est préchauffée puis pulvérisée au long du faisceau de tubes horizontaux du premier effet.
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Table VIII.2. Comparaison entre les résultats expérimentaux et modélisés pour l’unité d’évaporation de PSA
Effet (i) Débit d’eau salée entrante- Modèle (kg/s)
Débit vapeur générée- Modèle (kg/s)
Ti-1 (°C) Ti (°C) Coefficient U (W/°C/m2) Surface d’échange thermique (m2)
Modèle Exper. Error (%) Modèle Exper. Error (%)
1 2.2222 0.0826 70.8 ~ 70 67 2.49 Not available Not available 24.41 26.3 7.19
2 2.1396 0.075 67 64 2.36 Not available Not available 24.42 26.3 7.15
3 2.0646 0.071 64 61 2.23 Not available Not available 24.42 26.3 7.15
4 1.9936 0.069 61 58.46 2.56 Not available Not available 24.42 26.3 7.15
5 1.9246 0.068 58.46 55.92 2.52 Not available Not available 24.42 26.3 7.15
6 1.8566 0.066 55.92 53.38 2.44 Not available Not available 24.42 26.3 7.15
7 1.7906 0.064 53.38 50.84 2.37 Not available Not available 24.42 26.3 7.15
8 1.7266 0.062 50.84 48.30 2.29 Not available Not available 24.42 26.3 7.15
9 1.6646 0.060 48.30 45.76 2.22 Not available Not available 24.42 26.3 7.15
10 1.6046 0.058 45.76 43.22 2.15 Not available Not available 24.42 26.3 7.15
11 1.5466 0.056 43.22 40.68 2.07 Not available Not available 24.42 26.3 7.15
12 1.4906 0.052 40.68 38.14 1.93 Not available Not available 24.42 26.3 7.15
13 1.4386 0.05 38.14 35.60 1.86 Not available Not available 24.42 26.3 7.15
14 1.3886 0.049 35.60 33.06 1.82 Not available Not available 24.43 26.3 7.15
Condenseur
Débit d’eau salée (kg/s) Vapeur (kg/s) Tin (°C) Tout(°C) Modèle Exper. Error (%) Modèle Exper. Error (%)
3.854 0.049 25 32.3 1.987 Not Available Not available 19.14 18.3 4.59
Débit d’eau douce total (m3/h) Débit de saumure (m3/h)
Modèle Expér. Erreur (%) Modèle Expér. Erreur (%)
3.18 3.00 6 4.82 5 3.6
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FigureVIII.2. Schéma illustrant l’unité pilote de dessalement d’Abu Dhabi
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Table VIII.3. Comparaison entre les résultats expérimentaux et résultats de modélisation pour l’unité d’Abu Dhabi
Effet (i) Débit d’eau salée
Débit d’eau douce total (m3/h) Débit de saumure (m3/h)
Modèle Expér. Erreur (%) Modèle Expér. Erreur (%)
5.1736 5.02 3.06 12.8012 12.4040 3.20
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Tableau VIII.4. Données de design de l’unité pilote de dessalement d’Abu Dhabi
Paramètres Valeurs
Température d’eau de mer à la sortie du condenseur (°C) Surface d’échange des effets (m2)
Surface d’échange des pré-chauffeurs (m2) Surface d’échange du condenseur (m2)
La vapeur générée au niveau de chaque effet situé dans l’un des empilements passe vers l’effet suivant situé dans l’autre empilement tandis que la saumure du premier effet est divisée entre les deux empilements et s'écoule par gravité en cascade d'un effet au suivant dans chaque empilement. Ainsi, chaque empilement transportera la moitié de la saumure du premier effet. La vapeur générée dans le dernier effet est totalement condensée à l’aide du condenseur en préchauffant l’eau de mer (l’eau de mer d’alimentation et l’eau de mer de refroidissement). Le préchauffage de l’eau de mer d’alimentation est complété à l’intérieur des échangeurs de chaleur situés à coté de chaque effets (1, 2..17) en condensant une portion de la vapeur générée. Les données de design de cette unité sont fournies dans le tableau 2.
VIII.3.2 Résultats de calcul et comparaison
L’unité pilote de dessalement de Abu Dhabi a été modélisée et simulée selon les données de design fournis dans le tableau 3 et aussi en utilisant des modèles mathématiques, corrélations et algorithmes de résolution présentés dans ce rapport. Puis l’algorithme de résolution a été programmé et implémenté sur le logiciel Matlab. La comparaison entre les résultats de simulation et des données expérimentales de cette unité est fournie dans le tableau 4. Ces résultats montrent que, la marge d’erreur pour le calcul des surfaces d’échange de chaleur pour les différents évaporateurs (effet 2 à 18) est inférieure à 5.3 % et elle est inférieure à 1% pour le premier effet. Aussi, la marge d’erreur est inférieure à 11.4% pour le calcul de la surface d’échange thermique du condenseur.
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Ces résultats, montrent aussi que la marge d’erreur ne dépasse pas 4.2% pour le calcul des coefficients d’échange de chaleur des évaporateurs (effets 2, .. 18) et 1% pour le premier effet. Et elle est égale à 10.3% pour le calcul du coefficient d’échange thermique du condenseur. En plus de cela, les résultats de simulation obtenus montrent que les marges d’erreur de calcul des débits du distillat et de la saumure sont inférieures à 3.2%.
VIII.4 Conclusion
Les équations hautement non-linéaires issues des travaux de modélisation de l’unité d’évaporation à effet multiple ont été résolues en utilisant la méthode d’itération à point fixe programmée sur Matlab. Pour validation, les prédictions des modèles proposés dans les chapitres précédents, ont été comparées aux résultats de la littérature correspondant à l’unité pilote de dessalement de ‘Plataforma Solar de Almeria’ et l’unité pilote de dessalement de ‘Abu Dhabi Water and Electricity Authority’. L’accord entre les résultats des deux études est très bon. En effet, la marge d’erreur ne dépasse pas 5% pour le calcul des évaporateurs et 11% pour le condenseur.
En ce qui concerne l’unité de dessalement combinée avec la compression mécanique de vapeur, les résultats de modélisation ont été comparés avec les données présentées dans [10] qui concernent l’unité de dessalement par évaporation à compression mécanique de vapeur du laboratoire de transfert de chaleur et l’énergie atomique d’Égypte. Comme montré dans le chapitre VII, les résultats modélisés montrent aussi un bon accord avec les paramètres expérimentaux et dans ce cas aussi l’erreur ne dépasse pas 9.05% pour tous les paramètres incluant l’énergie consommée par le compresseur mécanique.
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166 References
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