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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
Universite de Lorraine - Rpport de stage post doctoral 2012
  

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b) Cinétique de séchage. Bois placés dans l'étuve avec des conditions d'air très stables

Afin d'avoir une idée nette sur la cinétique de séchage de nos bois, nous avons utilisé une enceinte bien contrôlée où nous avons introduit des échantillons de planches dont les dimensions et les débits sont donnés dans le tableau V ci-dessous. La vitesse de l'air au voisinage de notre pile est en moyenne égale à 0,25m/s. Les températures sont données par la figure 14 ci-dessous.

Tableau V : Caractéristiques des planches utilisées.

Essences

Dimension (cm)

Type de débit

Direction anatomique

Ayous

36,5x11,7x2,5

Dosse

Radiale

Fraké

43x10,8x2,4

Quartier

Tangentielle

Sapelli

43x8,8x2,2

Quartier

Tangentielle

Lotofa

43x7x2,4

Quartier

Tangentielle

Photo 7: Etuve à atmosphère très contrôlée

Photo 8a: Vue de profil des planches Photo 8b: Vue de face des planches

Photos 8 : Disposition des planches lors de l'étude de la cinétique de séchage avec atmosphère constante

Figure 14 : Evolutions des températures de sèche et humide lors du séchage à atmosphère constante

Aussitôt à la fin du séchage, on a extrait deux échantillons de 2cm d'épaisseur par essence dans le sens de la longueur, chaque échantillon étant situé à 10cm de chaque extrémité. Ensuite chaque échantillon a été identifié, pesé et introduit dans l'étuve à 103°C afin de déterminer, après 24h de séchage, la masse anhydre de chaque échantillon. Les moyennes de chaque teneur en eau (par essence) permettent d'obtenir la teneur en eau finale par essence et de déduire la masse anhydre de chaque planchette utilisée. Pour chaque espèce, le calcul suivant est utilisé pour déterminer la masse anhydre de la planche :

(4)

(5)

Avec Mf la dernière masse mesurée de la planche aussitôt avant le retrait de l'étuve.

Le tableau VI ci-dessous donne les masses en fin de séchage de chaque échantillon extrait par essence, leurs masses anhydres correspondantes et leurs teneurs en eau en fin de séchage qui permettent d'obtenir les masses anhydres Mo des planches de bois.

Tableau VI : Caractéristiques des échantillons en fin de séchage et masses anhydres

Essences

Numéro

m (g)

mo (g)

Xfi (%)

Mo (g)

Ayous

1

27,382

24,860

10,145

475,386

2

29,062

26,416

10,017

Fraké

1

28,984

26,393

9,817

530,727

2

26,342

24,035

9,599

Lotofa

1

25,355

22,980

10,335

494,575

2

25,766

23,320

10,489

Sapelli

1

28,444

25,522

11,449

541,798

2

28,485

25,540

11,531

Le Tableau VII ci-dessous donne les différentes pesées, les dates et les teneurs en eau correspondantes de chaque type de bois. La figure 15 ci-dessous présente les évolutions des différentes masses des échantillons dans le temps.

Figure 15 : Evolutions des masses de nos échantillons

Tableau VII : Relevés des dates, des masses et déduction des humidités des échantillons

Date

Heure France

Durée(h)

Masses des échantillons (g)

Humidités des échantillons (%)

Ayous

Fraké

Sapelli

Lotofa

Ayous

Fraké

Sapelli

Lotofa

25/06/2012

10:22

0,00

693,6

1048,25

849,14

622,73

45,90

97,51

56,73

25,91

25/06/2012

13:35

3,22

666,98

980,24

814,75

608,35

40,30

84,70

50,38

23,00

25/06/2012

16:50

6,47

647,69

924,81

795,78

606,61

36,25

74,25

46,88

22,65

26/06/2012

8:45

22,38

598,53

793,40

748,37

586,28

25,90

49,49

38,13

18,54

26/06/2012

12:35

26,22

588,23

776,71

742,87

582,50

23,74

46,35

37,11

17,78

26/06/2012

16:00

29,63

583,60

763,30

736,17

581,52

22,76

43,82

35,88

17,58

26/06/2012

17:50

31,47

574,27

755,32

733,08

580,56

20,80

42,32

35,31

17,39

27/06/2012

8:06

45,73

560,65

710,18

711,46

574,00

17,94

33,81

31,31

16,06

27/06/2012

12:10

49,80

555,78

702,06

705,74

572,56

16,91

32,28

30,26

15,77

27/06/2012

14:56

52,57

553,84

690,69

702,96

571,61

16,50

30,14

29,75

15,58

27/06/2012

17:00

54,63

553,42

690,48

700,63

571,00

16,41

30,10

29,32

15,45

28/06/2012

8:25

70,05

541,12

663,65

684,63

566,84

13,83

25,05

26,36

14,61

28/06/2012

12:07

73,75

540,86

658,00

681,26

565,98

13,77

23,98

25,74

14,44

28/06/2012

14:05

75,72

539,85

653,69

679,50

565,51

13,56

23,17

25,42

14,34

28/06/2012

16:40

78,30

538,95

651,63

677,34

562,02

13,37

22,78

25,02

13,64

29/06/2012

10:10

95,80

533,75

630,98

663,65

561,77

12,28

18,89

22,49

13,59

29/06/2012

13:20

98,97

533,07

627,94

661,47

561,26

12,13

18,32

22,09

13,48

29/06/2012

14:50

100,47

532,76

626,56

660,46

561,01

12,07

18,06

21,90

13,43

29/06/2012

17:50

103,47

532,22

623,82

658,44

560,58

11,96

17,54

21,53

13,35

30/06/2012

10:40

120,30

529,82

611,29

648,14

558,27

11,45

15,18

19,63

12,88

30/06/2012

16:40

126,30

529,27

607,97

644,97

557,59

11,33

14,55

19,04

12,74

01/07/2012

11:20

144,97

527,72

599,92

636,05

555,62

11,01

13,04

17,40

12,34

02/07/2012

9:14

166,87

526,29

593,59

627,47

553,58

10,71

11,84

15,81

11,93

02/07/2012

13:05

170,72

526,17

592,86

626,27

553,32

10,68

11,71

15,59

11,88

03/07/2012

8:10

189,80

525,43

589,77

621,21

551,98

10,53

11,12

14,66

11,61

03/07/2012

12:00

193,63

525,36

589,30

620,28

551,75

10,51

11,04

14,49

11,56

04/07/2012

11:07

216,75

524,91

587,13

616,03

550,58

10,42

10,63

13,70

11,32

05/07/2012

8:30

238,13

524,64

585,86

613,16

549,72

10,36

10,39

13,17

11,15

06/07/2012

9:25

263,05

524,26

584,68

610,48

548,81

10,28

10,17

12,68

10,97

06/07/2012

15:10

268,80

524,20

584,46

609,97

548,63

10,27

10,12

12,58

10,93

07/07/2012

8:55

286,55

523,92

583,85

608,50

548,04

10,21

10,01

12,31

10,81

08/07/2012

9 :07

310,75

523,73

583,26

606,97

547,42

10,17

9,90

12,03

10,68

08/07/2012

15 :50

317,47

523,63

583,09

606,56

547,24

10,15

9,87

11,95

10,65

09/07/2012

8 :50

334,47

523,44

582,72

605,69

546,81

10,11

9,80

11,79

10,56

09/07/2012

16 :00

341,63

523,59

582,79

605,50

546,80

10,14

9,81

11,76

10,56

10/07/2012

8 :45

358,38

523,40

582,61

604,89

546,53

10,10

9,78

11,64

10,50

11/07/2012

8 :40

382,30

523,31

582,25

604,05

546,07

10,08

9,71

11,49

10,41

La figure 16a ci-dessous présente les évolutions de la teneur en eau de nos bois. Il vient que le bois de fraké est toujours le plus humide. Au fil du temps, les teneurs en eau se rapprochent et donnent l'impression que les bois tendent vers une même teneur en eau d'équilibre. Le tracé du rapport entre la teneur en eau instantanée sur la teneur en eau initiale dans le temps (figure 16b) montre que les bois de sapelli et de lotofa continuent de sécher, alors que les bois d'ayous et de fraké ont atteint l'équilibre.

Figure 16a : Evolutions des teneurs en eau dans le temps

Figure 16b : Evolutions des teneurs en eau réduites dans le temps

Figure 16 : Cinétiques de séchage dans les conditions constantes (Th=25°C; Ts=33,5°C)

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"L'imagination est plus importante que le savoir"   Albert Einstein