L'EauTech is a project run by six students from the Ecole Centrale de Lille in collaboration with the Gold Of Bengal association.
The aim of the project is to build a low-tech solar watermaker, based on two projects already carried out at the Ecole Centrale de Lille: the Opensol project, which created a low-tech solar concentrator, and the Delta project, which created a low-tech watermaker.
2mm-thick stainless steel sheet measuring at least 200x2100mm
2.2.2. Copper pipe
14mm diameter copper tube 2,5m long
2.2.2.1. Copper condensing coil
2.2.2.2. Copper water inlet pipe
2.2.2.3. Copper water outlet pipe
2.2.3. Cover
8 screws 6mm diameter with washers and nuts
2mm thick stainless steel sheet: 250x250mm
3. Total circuit
3.1 Circuit-closing pipes
20 rubber seals
Valve
5 flexible tubes 1m or 50 cm to close the circuit
Any fittings
3.2. Pump
Oil pump
Vegetable oil
Outils
Screws
Drills
Saw
Scissors
Measuring tape
Wood glue
Strong glue for all materials
Pencil
Screwdrivers
Welding machine
Hacksaw
Étape 1 - Nomenclature
1 Solar concentrator
1.1 Frame
1.2 Main reflector
1.2.1 Support for main reflector
1.2.2 Mirrors
1.3 Secondary reflector
1.3.1 Support for secondary reflector
1.3.2 Secondary reflector and copper pipe
2 Watermaker
2.1 Evaporation tank
2.1.1 Frame
2.1.2 Stages
2.1.3 Copper pipe
2.2 Condensation tank
2.2.1 Frame
2.2.2 Copper pipes
2.2.2.1 Copper condensing coil
2.2.2.2 Copper water inlet pipe
2.2.2.3 Copper water outlet pipe
2.2.3 Cover
3 Total circuit
3.1 Circuit closing pipes4
3.2 Pump
Étape 2 - General operating principle
The system can be split into two sub-systems: the solar concentrator 1 and the watermaker 2.
In the solar concentrator 1, the sun's rays are reflected by the main reflector 1.2 and the secondary reflector 1.3 towards a copper tube 1.3.2 in which a heat transfer fluid (oil) circulates. This fluid is then heated until it boils. It circulates in a closed circuit thanks to a pump 3.2.
This circuit goes through an evaporation tank 2.1 filled with dirty water, which is heated to boiling point by the heat transfer fluid. This water vapour then goes through two successive distillation stages 2.1.2 in the evaporation tank 2.1, before reaching the condensation tank 2.2 in which the water vapour is condensed by a coil 2.2.2.1 through which it travels before emerging as clean liquid water.
Étape 3 - Solar concentrator 1 - Presentation
Name of the different parts of the solar concentrator 1
Material: wood
Copper tubes
Mirrors (or aluminium plates)
Étape 4 - Solar concentrator 1 - Main reflector 1.2 - Step 1
Step 1: Frame 1.1
Cut the frame 1.1 out of the strong wooden board: 1mx2m
Étape 5 - Solar concentrator 1 - Main reflector 1.2 - Step 2
Step 2: Main reflector brackets 1.2.1
Cut out the 3 1.2.1 supports for the main reflector using wooden planks.
For the parabolic shape: see dimensions in the table.
Étape 6 - Solar concentrator 1 - Main reflector 1.2 - Step 3
Step 3: Mirrors 1.2.2
Main reflector 1.2: cut the mirror plates 1.2.2 into rectangular shapes (dimensions from previous table).
Fix the plates 1.2.2 with glue to the support 1.2.1 and check that they are correctly oriented: the sun's rays should converge towards a pipe located at a height of 80cm.
Note: The 1.2.2 mirror can be replaced by an aluminium plate that can be covered with self-adhesive mirror.
Étape 7 - Solar concentrator 1 - Pipe support 1.3.1 - Step 1
Step 1: Cutting the battens
Cut the battens into four pieces approximately 65 cm long.
Cut inclined planes at the end of the 4 pieces so that they can be glued together 2 by 2 (see photo). After gluing, the top should be 80cm above the frame.
Cut other inclined surfaces on the other side of the 4 pieces so that they can be fixed to the 1.1 frame.
Étape 8 - Solar concentrator 1 - Pipe support 1.3.1 - Step 2
Step 2: Secondary reflector support 1.3.1 and clamps
Grind the cut surfaces to make the glue more effective.
Glue the cleats C from the previous step in pairs. Board B must be 80cm above the frame.
Screw the two boards B to the battens C (see photo) using the clamp support A.
Étape 9 - Solar concentrator 1 - Pipe support 1.3.1 - Step 4
Step 4: Consolidation
Using the off-cuts of battens, cut pieces and glue them to the supports, taking care to sand them as before, so as to consolidate the structure.
Étape 10 - Solar concentrator 1 - Pipe support 1.3.1 - Step 5
Step 5: Screwing
Il ne reste plus qu’à visser (par le dessous de la structure) les deux morceaux de la structure support du tuyau 1.3.1 au bâti 1.1.
Le réflecteur secondaire 1.3 permet de renvoyer les rayons lumineux non interceptés par le tuyau de cuivre 1.3.2 sur ce dernier. Il est situé au dessus du tuyau 1.3.2.
Le tube en PVC est ce qui sert de support au réflecteur secondaire 1.3. Il permet de maintenir les canettes de soda qui réfléchissent les rayons lumineux.
Découper en deux, dans la longueur, le tube PVC
Colorer l'extérieur du tube en PVC en noir avec de la peinture
Les canettes étant en aluminium, l'intérieur de celles-ci s'est révélé une bonne alternative pour réfléchir les rayons lumineux.
Découper les canettes en rectangles dont la largeur vaut 9cm, il n'y a pas de contrainte de longueur pour les autres côtés.
Plier en deux dans le sens de la largeur pour avoir deux parties de 4,5cm de largeur
Coller les canettes dans le tube en PVC (elles auront une forme en W arrondi) grâce à de la colle forte.
Remarque : il est possible de coller du miroir autocollant dans les canettes pour améliorer la réflexion.
Étape 14 - Dessalinisateur 2 - Présentation
Nom des différentes parties du dessalinisateur 2
Matériau : acier
Tubes en cuivre
La cuve de condensation 2.2 sert de stockage de l'eau saumâtre avant la cuve d'évaporation 2.1. Dans cette cuve, la vapeur créée par la cuve d'évaporation 2.1 circule dans un serpentin 2.2.2.1.
La cuve d'évaporation 2.1, composée de 2 étages 2.1.2, permet de faire passer l'eau saumâtre à l'état de vapeur. La vapeur créée circule dans un serpentin 2.2.2.1 dans la cuve de condensation 2.2 afin de la refroidir et de la faire passer à l'état liquide.
Ajouter de la matière par soudure sur les parois latérales de la cuve 2.1 afin de pouvoir y poser les plateaux (voir la photo pour la hauteur des 2 plateaux et donc pour la hauteur des 2 ajouts de matière).
Percer des trous de diamètre 5 cm à une extrémité de chaque plateau (afin que la vapeur circule dans tous les étages) et placer les 2 plateaux dans la cuve 2.1. avec leurs trous situés aux extrémités opposées.
Etape 3 : Fabrication des 3 trous pour les tuyaux de cuivre entrée du serpentin de condensation 2.2.2.1 et tuyau 2.2.2.3 qui traverse la cuve 2.1 par l'étage du bas
Dans les 2 parois latérales les plus éloignées de la cuve 2.1 : faire un trou de diamètre 14 mm (voir la photo pour la position) dans l'étage du bas pour le tuyau 2.2.2.3.
Dans une de ces mêmes parois latérales, faire un trou de diamètre 14 mm dans l'étage du haut (pour le tuyau 2.2.2.1 permettant d'évacuer la vapeur).
Souder afin de faire l’étanchéité entre les tuyaux et la cuve !
Étape 18 - Dessalinisateur 2 - Cuve de condensation 2.2 - Etape 1
Etape 1 : Découpe de la tôle en 5 faces
Découpe des 5 faces
* Face de base: 200x200mm
* 4 faces de côté: 200x355mm
Pliage des faces de côté sur le dessus afin de créer des rebords pour pouvoir y visser un couvercle (par le même système qu'à l'étape précédente).
Soudage de la base et des 4 faces
Étape 19 - Dessalinisateur 2 -Cuve de condensation 2.2 - Etape 2
Etape 2 : Trous
Quatre trous à percer:
Un trou d’arrivée d’eau de la cuve de stockage, qui accueille un régulateur de débit (de type chasse d’eau par exemple pour l’autonomisation, mais une simple vanne manuelle peut suffir). Ce trou doit se situer sur le haut de la cuve. Le tuyau 2.2.2.2 y passe.
Un trou de sortie d'eau saumâtre préchauffée par la condensation de la vapeur, en bas de la cuve 2.2, en direction de la cuve d'évaporation 2.1. Le tuyau 2.2.2.3 y passe.
Un trou d'arrivée de vapeur depuis la cuve d'évaporation 2.1 (entrée du serpentin de condensation 2.2.2.1), se situant sous le niveau d’eau contenu dans la cuve 2.2.
Un trou de sortie d'eau potable (sortie du serpentin de condensation 2.2.2.1), plus bas que le trou précédent.
Remarque : ces trous doivent être fait en fonction des autres parties du prototype (notamment pour le serpentin de condensation 2.2.2.1 où il est conseillé de le fabriquer avant de percer les trous : voir l’étape suivante).
Voir l’image où le trou de sortie de l’eau saumâtre n’est pas représenté (arrivée d’eau : en haut à droite et les 2 extrémités du serpentin de condensation 2.2.2.1 sont en haut à gauche et en bas à droite).
Étape 20 - Dessalinisateur 2 - Cuve de condensation 2.2- Etape 3
Etape 3: Serpentin de condensation 2.2.2.1 (là où se condense la vapeur)
Entourer le tube de cuivre 2.2.2.1 d'un ressort rigide (il permet d'obtenir une forme circulaire)
Si le cuivre n'est pas recuit, il faut le chauffer jusqu'à ce qu'il atteigne une couleur rouge et le plonger dans de l'eau froide immédiatement.
Il faut ensuite lui donner une forme hélicoïdale en l'enroulant petit à petit autour d'un cylindre.
Insérer le serpentin 2.2.2.1 dans la cuve 2.2 à travers les 2 trous précédemment fait
Étape 21 - Dessalinisateur 2 - Cuve de condensation 2.2 - Etape 4
Etape 4: Couvercle 2.3 de la cuve 2.2
Percer au moins 8 trous sur les rebords de la cuve 2.2 pour les vis qui fixeront le couvercle 2.3.
Découper une tôle carré de 250x250mm qui fera office de couvercle 2.3 et y percer au moins 8 trous correspondants aux précédents afin de pouvoir visser ce couvercle;
Une chambre à air de vélo peut être insérée entre les rebords de la cuve 2.2 et le couvercle 2.3 pour une meilleure étanchéité.
Étape 22 - Circuit total 3
Les deux parties principales étant construites, il ne reste plus qu’à fermer le circuit où circulera le fluide caloporteur ! Ce fluide caloporteur est une huile végétale qui circulera grâce à la pompe 3.2 intégrée au circuit. Privilégier des tuyaux 3.1 bien isolés thermiquement (isoler soi-même au besoin), flexibles (pour pouvoir déplacer facilement le prototype).
Étape 23 - Pompe 3.2
Pour le choix de la pompe 3.2, il faut bien faire attention à utiliser une pompe à huile. Une telle pompe peut être une pompe de récupération et peut se trouver sur des motos ou des voitures ou toute autre machine dont le fonctionnement nécessite une pompe à huile.
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