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Rapport de stage post- doctoral portant sur " la caractérisation des propriétés thermophysiques et cinétiques des bois tropicaux: étude des influences de la température et de la teneur en eau au vue d'optimiser la qualité du bois "

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par Merlin SIMO TAGNE
Université de la Lorraine - Post doctorat 2012
  

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Conclusion générale et perspectives

Dans ce stage post doctoral, l'objectif était de caractériser les bois tropicaux du Cameroun afin de se situer par rapport à leur spécificité. Nous nous sommes intéressés aux bois d'ayous, de sapelli, de lotofa et de fraké. Le choix des essences est effectué afin d'avoir une plage acceptable des densités. Dans cette étude, nous avons déterminé expérimentalement la cinétique de séchage, la masse volumique, les retraits, les isothermes de sorption et désorption, les coefficients de diffusion massiques en régime permanent et la perméabilité gazeuse de nos bois qui sont tous arrivés à maturité. Les appareils utilisés sont tous de qualité, ayant servi dans plusieurs études sérieuses.

Les bois sont obtenus d'une scierie du Cameroun et transportés au LERMAB de l'ENSTIB, Université de Lorraine, après être soigneusement emballés afin de limiter le séchage lors du transport.

Nous avons utilisé une vingtaine d'échantillons pour corréler la masse volumique en fonction de l'humidité de nos bois. Nous avons obtenu une relation linéaire avec des forts carrés de corrélation. Les mêmes échantillons ont été utilisés pour obtenir les retraits. Les valeurs obtenues sont différentes de celles annoncées dans la littérature, preuve que l'origine du bois doit influencer sa caractérisation. La détermination des retraits peut nous permettre de déduire l'humidité au point de saturation des fibres relative aux conditions expérimentales, il faut alors que la plage de variation d'humidité soit importante afin de mieux distinguer les domaines hygroscopiques et non hygroscopiques. La répétition de la détermination de l'humidité au point de saturation des fibres dans des conditions de température différentes permet de trouver une relation entre l'Humidité au PSF et la température, relation très importante pour mieux simuler numériquement le séchage du bois spécifique à l'essence d'étude. Il ressort néanmoins que plus le bois est dense, plus son retrait est important et la masse volumique varie linéairement avec la teneur en eau.

Les cinétiques de séchage sont établies afin de mieux se situer sur la vitesse de retrait de l'eau du bois. La sensibilité plus ou moins importante des capteurs de masse avec la température ne nous a pas permis d'étudier le séchage avec des conditions variantes. Les résultats donnés par le séchoir semi industriel utilisé sont validés (dans la forme et la durée du séchage) par ceux obtenus dans une atmosphère très contrôlée. Il ressort que plus le bois est moins dense, plus sa déformation est faible. Ceci s'explique sans doute par le fait que le retrait augmente avec la densité.

Les isothermes de désorption et adsorption sont obtenues en utilisant des appareils de nouvelles technologies. Il ressort une faible variation entre les isothermes de sorption des bois d'étude et surtout, une influence très faible de la température sur les isothermes de désorption de tous nos bois. Ce qui est très surprenant au regard de toute la littérature disponible. Plus la température augmente, plus l'hystérésis de sorption diminue. Donc les isothermes d'adsorption croient avec la température. La méthode des fibres semble ne pas être appropriée pour déterminer les isothermes de sorption du bois car celle-ci ne tient pas compte des spécificités intrinsèques au bois (porosité, hétérogénéité spatiale,...). En nous référant aux résultats obtenus, il vient que les hystérésis de sorption sont fonction du bois. Ce qui est très important dans le choix du bois à utiliser dans la confection des oeuvres d'art à utiliser dans les milieux dont les caractéristiques de l'air varient énormément car le retrait est fonction de la quantité d'eau absorbée ou rejetée dans le domaine hygroscopique.

La détermination de la perméabilité gazeuse ne nous permet pas de trouver un rapprochement entre cette grandeur et la densité du bois. La perméabilité gazeuse serait fonction de la disposition des fibres de bois dans une direction anatomique donnée. Nous obtenons des perméabilité gazeuses de l'ordre de 10-17m2 , donc plus faibles que celles des bois résineux.

Les coefficients de diffusion massiques obtenus en régime permanent permettent de constater que les bois tropicaux diffusent moins de l'humidité que les bois résineux. Ceci serait dû à leurs porosités qui sont très faibles que celles des bois résineux.

La méthode de `'Flying Wood'' a été utilisée afin de maîtriser la manipulation. Son application sur le bois de fraké confirme la stabilité spatiale de ce bois. Cette méthode est appropriée pour établir les tables de séchage des bois camerounais pas encore valorisés.

Il est souhaitable de faire des essais de caractérisation sur plusieurs arbres afin d'étudier l'effet de la diversité des arbres intra espèce sur les propriétés déterminées.

Au-delà des résultats scientifiques obtenus dans ce travail, il est souhaitable d'équiper les laboratoires de nos facultés dont les travaux sont orientés vers le bois, de diversifier la recherche sur le matériau bois et surtout d'appliquer les résultats de cette recherche dans nos industries appropriées. Nous nous sommes rendu compte que le matériel de laboratoire utilisé est à notre portée (en ce qui concerne leur prix). Tout dépend alors d'une volonté politique et de la conscience des personnes qui sont à la charge de la définition de cette politique et qui gèrent l'argent public. Le Cameroun ayant plus de 17,5 millions d'hectares de forêt naturelle (44% de sa superficie et plus de 300 espèces de bois), il est nécessaire de préserver cet espace à travers des actions comme le reboisement et l'optimisation de son exploitation à travers une minimisation de la destruction de ses produits ligneux ou non. Le développement de la technologie locale de traitement du bois camerounais est alors une condition clé non seulement pour réduire le chômage à travers des nombreux postes directs et indirects qui seront crées, mais aussi de la valeur ajoutée induite lors de l'exportation des bois traités.

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"Un démenti, si pauvre qu'il soit, rassure les sots et déroute les incrédules"   Talleyrand