Effet de conduites oscillantes sur les contraintes de séchage

Suite à l’étude théorique sur les transferts de masse et le comportement mécanique de planches séchées en conditions oscillantes, il est nécessaire de mener des essais expérimentaux à l’échelle d’une planche pour observer l’effet de conduites oscillantes sur les contraintes de séchage et étudier la capacité du code à prédire les comportements observés. Pour ce faire, des configurations particulières de séchage ont été retenues, telles que le séchage sous charge (poutre cantilever et flexion trois points) et le séchage dissymétrique (flying wood), afin de révéler à travers la courbure de l’échantillon l’état des contraintes internes. Ces configurations particulières de séchage apportent des informations complémentaires sur l’expression des propriétés différées du bois au cours du séchage (Mauget, 1996). Les essais décrits dans ce chapitre ont été réalisés dans le séchoir de l’équipe Bois Biomatériaux Biomasse du Laboratoire d’Etudes des Ressources Forêt Bois (LERFoB) à AgroParisTech – Nancy. En cohérence avec les essais en configuration semi – industrielle présentés dans le chapitre 2, les essais ont été réalisés sur des échantillons de hêtre (Fagus sylvatica) orientés dans les directions radiale et tangentielle. Les conditions d’essai ont été choisies à l’aide de l’outil numérique TransPore. Ce chapitre débute par une description des dispositifs expérimentaux, et ensuite nous présentons les principaux résultats obtenus pour les différentes campagnes d’essais. Pour plus de détails, le lecteur pourra se reporter aux annexes en fin du manuscrit.

Le séchoir employé est un prototype polyvalent conçu par notre équipe (Perré et al. 2000) permettant de sécher en mode convectif, en pression, sous vide et même en haute fréquence (Bucki, 2004 ; Rémond et Perré, 2008). L’enceinte du séchoir est un cylindre de 0,9 m de diamètre et 2 m de long construit en inox de 2 mm d’épaisseur (Figure 4.1). Pour l’isoler thermiquement une couche de 10 cm de laine de roche enveloppe l’ensemble. Ce séchoir peut être utilisé dans une large gamme de températures (de 30°C à 150°C en température sèche et de 20°C à 130°C en température de rosée), pouvant supporter jusqu’à 3 bar de pression. L’humidité relative est contrôlée par la température de l’eau se trouvant dans la partie inférieure de l’enceinte cylindrique. Deux ventilateurs centrifuges homogénéisent les conditions climatiques dans l’enceinte et assurent l’écoulement d’air humide au niveau des surfaces de la planche. Le séchoir est piloté par un contrôleur PID à double boucle relié à un ordinateur. Les tables de séchage peuvent être programmées directement sur le contrôleur ou via un logiciel. En outre, le passage des câbles des différents capteurs de l’intérieur du séchoir vers l’extérieur est possible grâce à huit brides amovibles de 15 cm de diamètre. Pour cette étude, les câbles de tous les capteurs utilisés passaient à travers un connecteur multibroche étanche installé dans une des brides. A l’extérieur, ces câbles étaient connectés à une centrale d’acquisition Agilent 34970A reliée à un ordinateur. Un programme écrit en langage Visual Basic permettait l’enregistrement des données.

Parmi les capteurs installés à l’intérieur du séchoir, des thermocouples ont été employés pour l’enregistrement de la température sèche et de la température de rosée au niveau du bac d’eau. Après la première campagne d’essais, deux thermocouples ont été ajoutés afin d’enregistrer la température humide et la température sèche tout près des échantillons. A partir des enregistrements de la température humide nous avons calculé la température de rosée près des échantillons, qui pouvait avoir un écart de -1,1°C en crête supérieure et de -0,4°C en crête inférieure avec la température de rosée au niveau du bac d’eau. Avec cette température de rosée calculée et la température sèche nous avons calculé la teneur en eau d’équilibre (Xeq) obtenue dans le séchoir, via l’expression approchée de l’isotherme de sorption du bois : Notez, que la teneur en eau d’équilibre calculée n’est qu’une valeur approchée de la réalité car l’expression ci-dessus ne tient pas compte de l’histoire des variations climatiques qui s’expriment normalement sur les isothermes de sorption par une hystérésis. Les valeurs ainsi obtenues sont indiquées dans la présentation de résultats et dans les fiches complètes des annexes. A ne pas confondre avec les valeurs de teneur en eau moyenne des échantillons, avant, pendant ou après le séchage, obtenues par pesées.