Conduite oscillante en configuration semi- industrielle

Ce chapitre est dédié à l’étude des conduites oscillantes de séchage en configuration semi – industrielle. Les essais présentés ici ont été réalisés dans le laboratoire de séchage de l’Institut Technologique FCBA, à Paris. Deux campagnes d’essais constituées chacune d’un séchage classique de référence et de deux séchages oscillants ont été réalisées. Nous avons évalué la qualité du produit séché au moyen de différents paramètres : l’homogénéité de la teneur en eau finale dans la pile, l’homogénéité de la teneur en eau dans l’épaisseur de chaque planche, les déformations et l’état de contraintes exprimé par le gap du « slicing test ». Nous avons étudié, à l’échelle d’une petite pile, l’effet des oscillations sur chacun de ces paramètres, tout particulièrement sur le gap. Afin d’établir les conditions d’essai, il a fallu en premier lieu choisir le paramètre oscillant. Pour faire osciller la teneur en eau d’équilibre du bois (Xeq) dans la cellule de séchage, il est possible de faire varier seule ou ensemble la température sèche et la température humide. Afin de simplifier l’analyse des séchages oscillants, nous avons choisi de faire osciller un seul paramètre. En tenant compte de caractéristiques technologiques de séchoirs industriels, il était préférable de choisir le paramètre le plus facile à maîtriser en régime oscillant, en l’occurrence, la température humide. Bien que l’un comme l’autre puisse faire osciller la teneur en eau d’équilibre du bois, ce choix n’est peut-être pas sans influence sur les résultats. Par exemple, lors d’un séchage convectif classique les transferts de chaleur se produisent de la surface des planches vers le cœur, la surface étant plus chaude que le cœur. L’oscillation de la température sèche aurait pu inverser ces transferts, le rendant dans la même direction que les transferts de masse, soit du cœur vers la surface. Ainsi, pendant les phases de « refroidissement » les transferts de chaleur et de masse étant dans la même direction, le séchage pourrait être favorisé si le gradient de température était un des termes moteur de la diffusion. Toutefois ce sujet reste encore aujourd’hui controversé (Janssen, 2011). Pour cette partie de la thèse deux campagnes d’essais ont été réalisées. Chaque campagne était constituée de trois séchages, un classique (sans oscillations) et deux oscillants, avec des échantillons provenant, trois à trois, du même sciage initial. Les tables de séchage utilisées pour les séchages « classiques » (sans oscillations) étaient composées d’une succession de rampes et paliers, celle de la première campagne comportant plus d’étapes que celle de la deuxième campagne. Pour les tables oscillantes deux périodes d’oscillation ont été étudiées : 3 heures et 12 heures. La principale différence entre les deux campagnes concerne la variation de la teneur en eau d’équilibre, ∆Xeq, qui était dégressive pour la première campagne et constante pour la deuxième. Dans les deux sous-sections suivantes nous développerons plus en détail ce sujet.

La table de séchage classique retenue pour cette campagne a été inspirée de pratiques industrielles, plus particulièrement de la table préconisée par l’Institut Technologique FCBA presentée au Tableau 2.1 (Aléon, 2001). La table adoptée comporte moins de paliers (Tableau 2.2). La température sèche a été de 55°C jusqu’au point de saturation de fibres (PSF) et ensuite elle a augmenté progressivement jusqu’à 70°C. La température humide a été de 51,5°C jusqu’au PSF, pour progresser ensuite jusqu’à 57°C. Ensuite, lorsque le bois a atteint une teneur en eau de 20%, celle-ci a été abaissée à 50°C. La teneur en eau finale ciblée était de 10%. La conduite du séchage classique s’est déroulée en fonction de l’humidité de planches témoins. Ainsi, la durée totale du procédé a été de 237 heures. Les tables de séchages oscillants ont été conçues pour que les planches aient, en moyenne, la même histoire de teneur en eau dans le temps que les planches du séchage classique. En effet, la durée totale de 237 heures a été respectée ainsi que la durée de chaque palier. Le choix de respecter la durée de chaque palier a été faite pour éviter  d’ajouter un paramètre supplémentaire (durée) et rendre l’analyse des résultats plus complexe. Ainsi les séchages oscillants n’ont pas été conduits en suivant la teneur en eau du bois mais sur le temps. Comme signalé précédemment, deux périodes d’oscillations ont été étudiées : 3 heures pour le séchage oscillant n°1 et 12 heures pour le séchage oscillant n°2. En multipliant par quatre la période initiale de 3 heures, l’épaisseur de la couche périphérique de la planche affectée par les oscillations devrait être multipliée par deux car la constante de temps de la diffusion fickienne est proportionnelle au carré de l’épaisseur. Le chapitre 3 aborde plus en détail le calcul de l’épaisseur affectée par les oscillations de la teneur en eau. Ainsi, les deux périodes retenues devraient permettre l’activation du fluage mécanosorptif sur une épaisseur allant du simple au double En ce qui concerne l’amplitude des oscillations de la teneur en eau d’équilibre, ∆Xeq, nous avons décidé pour cette première campagne d’appliquer un ∆Xeq évolutif, en utilisant pendant toute la durée du procédé la même amplitude du paramètre oscillatoire, la température humide, correspondant à une variation de pic à pic de 6°C de la température de rosée. On remarque tout de même que l’amplitude de la température humide du dernier palier est légèrement inférieure à celle des autres paliers. Le Tableau 2.2 précise ces valeurs. En conséquence le ∆Xeq a évolué de 9% au début de séchage jusqu’à 1,2% en fin de séchage. Le Tableau 2.2 récapitule les tables de séchages utilisées autant en conduite classique qu’en conduite oscillante. Le ∆Xeq y est présenté ainsi que la température de rosée à titre informatif. Les Figures 2.1 et 2.2 permettent d’apprécier les différences entre les séchages oscillants.