Chapitre 2 :
Présentation du matériel
expérimental et des résultats obtenus :
Cas de la cinétique de séchage
2.1/ Le bois
Les échantillons de planches proviennent du Cameroun
et sont issus des arbres arrivés en maturité. Quatre essences
sont représentées : l'Ayous, le Sapelli, le Lotofa et le
Fraké.
Photo 1 : planches de bois emballées avec du
plastique dès Douala afin d'être acheminées au LERMAB en
France (4 essences sont représentées : Ayous, Lotofa,
Sapelli et Fraké)
2.2/Cinétique de séchage
Nous avons utilisé un séchoir semi industriel
et une étuve régulée en ambiance constante.
a)Séchoir semi industriel
a1)Préparation du séchoir
Le séchoir semi industriel utilisé est celui de
l'ENSTIB utilisé par le Dr Romain REMOND dans le cadre de sa
thèse. Ce séchoir est présenté sur la photo 2a
ci-dessous. Il est utilisé par les étudiants lors de leurs
séances de TP afin de juger la qualité des bois
séchés. Pour notre étude, nous avons équipé
le séchoir des capteurs de masse (photos 2b, 2c et 2e), des dispositifs
d'acquisition en continu des masses et températures (photo 2c). Les
entrées et le suivi des grandeurs thermophysiques peuvent se faire
suivant deux voies. Une boîte de commande située près du
séchoir (photo 3a) et une cabine de commande constituée d'un PC
où est greffé un programme informatique doté d'une
interface qui facilite le pilotage du séchoir (photo 3b).
 
Photo 2a : Séchoir semi industriel
Photo 2b : Enceinte du séchoir
 
Photo 2c : Dispositif d'acquisition
Photo 2d : Bois de chêne pour test
 
Photo 2e : Disposition des planches pour test
Photo 2f : Fermeture de l'enceinte pour test
Photos 2 : Equipement du séchoir pour test
 
Photo 3a : Boîte de contrôle
Photo 3b : Cabine de Contrôle
Photos 3 : Instruments de contrôle du
séchoir
Figure 2 : Séchoir à air chaud
utilisé [1]
La figure 2 est celle du séchoir
annoté utilisé. Le volume de l'enceinte S est de
0,4m3. La résistance R permet de chauffer l'air, lequel est
humidifié par un générateur de vapeur G (Electro-vap EL5).
A souhait, l'air est déshumidifié grâce à une
batterie froide C se trouvant dans un circuit secondaire. La vanne Vp permet
d'ajuster le débit d'air généré par le ventilateur
V, un débit variant entre 600 et 2000m3/h et mesuré
par le débitmètre D.
Afin d'être sûr de la valeur des grandeurs
imposées et de la valeur des grandeurs enregistrées, nous avons
calibré nos capteurs de masse et nos sondes de température. Le
processus est le suivant :
Pour les capteurs de masse, nous avons
utilisé une combinaison des masses marquées (photo 4) et nous
avons fait une correspondance entre les valeurs des masses combinées et
les valeurs des tensions correspondantes enregistrées dans un fichier
contenu dans l'ordinateur de commande.
Photo 4 : Boîte de masses utilisées pour le
calibrage des capteurs de masse
Pour les sondes de température, nous avons
utilisé de l'eau à différentes températures. Trois
températures ont été utilisées : la
température ambiante, une température proche de 0°C
imposée par des morceaux de glace et une température proche de
100°C obtenue en chauffant de l'eau jusqu'à ébullition. Les
sondes de températures sont introduites dans les différents bains
et les valeurs des tensions respectives sont notées afin de faire une
correspondance avec les valeurs des températures supposées
réelles et données par une sonde en platine Pt100. Cet exercice
nous a permis d'obtenir les équations de calibration. La photo 5a
présente une sonde de température où nous avons recouvert
l'extrémité par un tissu imbibé d'eau
déminéralisée afin d'obtenir la température humide.
La photo 5b présente quelques sondes de masse utilisées pour
évaluer les humidités de surface et à coeur de nos bois.
Pour tester le fonctionnement des éléments ajoutés sur le
séchoir, nous avons utilisé le bois de chêne (Photos 2d et
2e) et le séchage a mis 5jours. Nous avons constaté que la
température affecte plus les acquisitions. Pour cette raison, nous
sommes passés à un séchage à température
constate.
 
Photo 5a : Sonde de température
Photo 5b : Sonde des humidités
Photo 5 : Sondes d'acquisition des humidités et
des températures
La figure 3 présente la distribution des
équipotentielles et des lignes de courant crées par les
électrodes servant de mesure de l'humidité de la planche. Dans
notre étude, les électrodes sont introduites jusqu'au coeur de la
planche afin de déterminer l'humidité à ce niveau.
Figure 3 : Distributions des équipotentielles et
des lignes de courant crées par les électrodes[2]
Le mégohmmètre symbolisé ici par la
lettre U permet d'imposer une tension constante et de mesurer
l'intensité du courant qui parcourt la distance d de la planche et de
déduire la resistance R. Le travail de Kouchadé[2] donne la
relation suivante :
 
(1)
Avec   la résistivité électrique, re le rayon
de la sonde.
Stamm(1927) a montré que la résistivité
du bois varie avec sa teneur en eau X à température constante
suivant la relation :
 
(2)
a1 et b1 sont des constantes définies à des
températures connues. Ainsi, connaissant la résistivité
électrique, la teneur en eau du bois peut être déduite. Une
exploitation de la valeur de la résistivité peut être faite
pour déduire la température T du bois. Clark et al. (1933)
proposent la relation suivante valable à une teneur en eau
donnée :
 
(3)
c1 et d1 sont des constantes définies à une
teneur en eau donnée.
D'après ce qui précède, il faut alors
respecter une certaine distance d afin de ne pas troubler les distributions des
équipotentielles et des lignes de courant, ce qui provoque
généralement des bruits expérimentaux.
Afin de s'assurer du bon fonctionnement du séchoir, il
faut toujours calibrer les appareils de mesure [3,4]. Ce bon fonctionnement est
assuré lorsque les conditions de l'air inscrites dans le programme de
séchage sont effectivement celles qui sont appliquées.
Les tableaux I et II présentent les équations
de calibration respectivement des températures et des masses
obtenues.
Tableau I : Equations de calibration des
Thermocouples établies
|
Thermocouples
|
Equations
|
|
Th105
|
|
|
Th106
|
|
|
Th107
|
|
|
Th108
|
|
|
Th109
|
|
|
Th110
|
|
Ui est la tension en millivolt lue sur
l'écran de l'ordinateur donnée par le thermocouple i et
Ti est la valeur de la température correspondante en
°C.
Tableau II : Equations de calibration
des capteurs de masse établies
|
Capteurs de masse
|
Equations
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|
T=21°C
|
T=62,5°C
|
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C1O1
|
M101=305,36U101-0,5143
|
M101=305,45U101-0,5094
|
|
C102
|
M102=U102
|
M102=0,9935U102-0,5335
|
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C103
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M103=1,0374U103+0,0591
|
M103=1,1329U103+0,1165
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Ui est la tension en millivolt lue sur
l'écran de l'ordinateur donnée par le capteur i et Mi
est la valeur de la masse correspondante en kg.
| 
