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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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6.2/Résultats et discussion

Tableau XXXVII : Masses et durées lors des deux premiers essais de désorption

Date

Heure de France

Durée (h)

Numéro, essences, évolutions masses (g)

Ayous 22

Fraké F1

Sapelli Sa4

Lotofa Si4

13/06/2012

17:00

0,00

534,66

556,93

572,2

557,91

14/06/2012

8 :00

15,00

534,18

556,74

572,18

557,91

11 :30

18,50

534,1

556,7

572,18

556,7

14 :49

21,82

534,01

556,66

572,18

557,92

15/06/2012

8 :25

39,42

533,62

556,43

572,19

557,92

11 :55

42,92

533,56

556,38

572,19

557,92

15 :32

46,53

533,48

556,32

572,19

557,93

18/06/2012

9:00

112,00

532,49

555,47

572,15

557,91

13:50

116,83

532,43

555,4

572,14

557,9

19:20

122,33

532,34

555,33

572,13

557,9

19/06/2012

8:35

135,58

532,13

555,16

572,12

557,87

13:02

140,03

532,06

555,09

572,11

557,87

16:20

143,33

532,02

555,04

572,11

557,87

20/06/2012

8:22

159,37

531,78

554,77

572,06

557,85

12:30

163,50

531,72

554,71

572,05

557,85

21/06/2012

8:59

183,98

531,42

554,37

572,02

557,81

14:30

189,50

531,37

554,30

572,02

557,81

17:20

192,33

531,31

554,27

572,01

557,81

22/06/2012

8:34

207,57

531,09

554,03

571,97

557,78

Arrêt des mesures de ces échantillons et introduction d'autres

Date

Heure de France

Durée (h)

Ayous 24

Fraké F3

Sapelli Sa3

Lotofa Si1

24/06/2012

11:30

0,00

381,58

554,11

570,16

557,43

25/06/2012

9 :14

21,73

381,01

553,96

570,14

557,39

13 :35

26,08

380,85

553,94

570,14

557,38

16 :50

29,33

380,76

553,91

570,13

557,37

26/06/2012

8:45

45,25

380,34

553,79

570,12

557,34

12 :35

49,08

380,15

553,75

570,12

557,33

16 :00

52,50

380,07

553,73

570,12

557,33

27/06/2012

8:06

68,60

379,60

553,61

570,10

557,28

12 :10

72,67

379,51

553,58

570,09

557,27

17 :00

77,50

379,38

553,53

570,08

557,27

28/06/2012

8 :25

92,92

379,04

553,39

570,05

557,26

14 :05

98,58

378,92

553,37

570,04

557,25

16 :40

101,17

378,86

553,34

570,04

557,25

29/06/2012

10 :10

118,67

378,48

553,17

570,01

557,22

14 :50

123,33

378,38

553,14

570,01

557,21

Arrêt des mesures de ces échantillons et introduction d'autres

Tableau XXXVIII : Masses et durées lors du dernier essai de désorption et de l'essai d'adsorption

Date

Heure de France

Durée (h)

Ayous 21

Fraké F2

Sapelli Sa2

Lotofa Si3

29/06/2012

15 :35

0,00

378,91

551,15

568,47

556,22

30/06/2012

10 :40

19,08

378,80

551,12

568,46

556,21

16 :40

25,08

378,75

551,10

568,45

556,21

01/07/2012

11 :20

43,75

378,55

550,92

568,44

556,20

02/07/2012

9 :14

65,65

378,34

550,81

568,43

556,19

03/07/2012

7 :50

88,25

378,10

550,66

568,42

556,17

04/07/2012

11 :07

115,53

377,85

550,50

568,39

556,15

05/07/2012

8 :35

137,00

377,63

550,37

568,36

556,12

06/07/2012

9 :25

161,83

377,36

550,21

568,32

556,09

07/07/2012

8 :55

185,33

377,12

550,06

568,28

556,05

08/07/2012

9 :10

209,58

376,86

549,91

568,24

556,01

09/07/2012

8 :50

233,25

376,62

549,75

568,20

555,97

Arrêt des mesures de ces échantillons et introduction d'autres

et remplacement de l'eau saturée de NaCl par le sel de Silicagel

Date

Heure de France

Durée (h)

Ayous 23

Fraké F4

Sapelli Sa4

Lotofa Si2

10/07/2012

8 :45

0,00

495,38

338,5

489,06

503,22

11/07/2012

8 :40

23,92

495,49

338,54

489,10

503,23

12/07/2012

8 :20

47,58

495,67

338,61

489,10

503,24

13/07/2012

8 :50

72,08

495,76

338,67

489,11

503,26

14/07/2012

10 :55

98,17

495,92

338,74

489,13

503,29

15/07/2012

9 :35

120,83

496,05

338,82

489,14

503,32

16/07/2012

8 :25

143,67

496,18

338,88

489,16

503,33

17/07/2012

8 :45

168,00

496,31

338,98

489,19

503,35

18/07/2012

8 :30

191,75

496,44

339,04

489,21

503,38

19/07/2012

10 :00

217,25

496,58

339,15

489,25

503,42

20/07/2012

8 :45

240,00

496,79

339,22

489,28

503,44

Arrêt des mesures

Les figures 45, 46, 47 et 48 donnent les graphes des pertes de masse en fonction du temps. Nous nous sommes intéressés aux parties où le régime permanent était assuré. Nous constatons que ce régime s'installe rapidement dans le cas du fraké. Notons que, lorsque le régime permanent n'est pas assuré, les points ont la forme d'une courbure. Nous avons éliminé ces zones. Le sapelli et le lotofa, bois les plus denses ont des pentes qui se répètent à l'ordre 10-3. Pour les bois de fraké et d'ayous, les pentes sont très différentes entre les essais, ce qui aura un effet sur les valeurs des coefficients de diffusion. Ces dernières seront dispersées. Les différentes pentes donnent les flux massiques Q qui, augmentés des autres grandeurs permettent de déduire fexp à partir de la relation (29) ci-dessus. La figure 49 montre les graphes de gain de masse en fonction du temps lors de nos essais. Nous constatons que lors de l'adsorption, la mise en régime permanent est presque immédiate. Un fort rapprochement entre les pentes relatives des bois de sapelli et de lotofa tire l'attention, bien que la pente relative du bois de lotofa soit plus forte que celle du bois de sapelli. La pente relative au bois d'ayous est plus importante que celle relative au bois de fraké.

Que ce soit en adsorption qu'en désorption, le protocole expérimental donne des résultats qui satisfont les attentes de la théorie.

Figure 45 : variation de masse en fonction du temps, bois d'ayous, désorption

Figure 46 : variation de masse en fonction du temps, bois de fraké, désorption

Figure 47 : variation de masse en fonction du temps, bois de Lotofa, désorption

Figure 48 : variation de masse en fonction du temps, bois de Sapelli, désorption

Figure 49 : variation de masse en fonction du temps de nos bois lors de l'adsorption

Le tableau XXXIX ci-dessous présente les résultats obtenus. Nous constatons que plus le bois est dense, plus la diffusivité massique est faible. Les valeurs obtenues sont de l'ordre de 10-11 m2/s. Mais notons que les conditions de l'air et la direction anatomique du bois influencent le coefficient de diffusion [2]. De fortes variations de cette grandeur peuvent être observées au cours du séchage, surtout que ce dernier à l'échelle industrielle ne s'opère pas en régime permanent. Les valeurs obtenues permettent alors de faciliter le choix du bois lors de la conception des bâtiments à ossature bois lorsque les parois internes de ces bâtiments sont exposées à une ambiance régulée en température et en humidité relative. Ainsi, pour limiter la diffusion massique à travers les parois, il est recommandé de choisir le bois dense.

Tableau XXXIX: Coefficients de diffusion massique (SS : Solution saturée de NaCl ; Sili : Silicagel).

(*Adsorption, +Désorption)

Essences

Numéros

Valeurs par

Echantillon (m2/s)

Moyennes (m2/s)

Sapelli

Quartier

Duramen

(Tangentielle)

Sa2 (SS)+

7,3982x10-11

7,87404x10-11

Sa3 (SS)+

7,8378x10-11

Sa4 (SS)+

8,38614x10-11

Sa4 (Sili)*

1,0211x10-11

1,0211x10-11

Lotofa

Quartier (Tangentielle)

Si1 (SS)+

7,1131x10-11

6,136x10-11

Si3 (SS)+

5,9395x10-11

Si4 (SS)+

5,3555x10-11

Si2 (Sili)*

1,0673x10-11

1,0673x10-11

Ayous

Dosse

Duramen

(Radiale)

Ay21 (SS)+

5,2433x10-10

9,62504x10-10

Ay22 (SS)+

8,56134x10-10

Ay24 (SS)+

1,5071x10-9

Ay23 (Sili)*

6,8728x10-11

6,8728x10-11

Fraké

Dosse

Duramen

(Radiale)

F1 (SS)+

7,0542x10-10

4,6925x10-10

F2 (SS)+

3,0426x10-10

F3 (SS)+

3,9808x10-10

F4 (Sili)*

3,6848x10-11

3,6848x10-11

Les coefficients de diffusion de la vapeur lors de la désorption sont plus élevés que ceux obtenus lors de l'adsorption. La figure 50 montre que les coefficients de diffusion décroisent exponentiellement lorsque la masse volumique basale croit. Plus le bois est dense, plus sont proches les coefficients de diffusion de désorption et d'adsorption.

Figure 50 : Evolution des coefficients de diffusion avec la densité basale

Nous avons déterminé expérimentalement les coefficients de diffusion massiques (adsoption et désorption) en régime permanent de nos bois secs. Nous avons aussi corrélé cette grandeur et la densité basale. Une décroissance exponentielle est obtenue avec un fort carré de corrélation. Cette relation peut nous permettre de prédire les coefficients de diffusion des autres bois tropicaux dans les mêmes conditions de l'air.

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