Brevet FR2001605A1 — publié le 19690926

La présente invention concerne un procédé de séchage par réglage du conditionnement d'air à l'intérieur d'installations de séchage de bois de sciage. Lors du séchage artificiel il est nécessaire, notamment 5 lorsqu'il s'agit de bois durs, de conditionner l'air en fonction du temps de séchage de sorte que, d'une part, le séchage ne produit pas d'effet nuisible et oue, d'autre part, on obtient un temps de séchage aussi court et par suite aussi économique que possible. 10 II est connu d'effectuer le conditionnement de l'air de séchage suivant des valeurs empiriques ou suivant des tableaux de séchage. Le conditionnement de l'air de séchage s'effectue alors de manière er.piriT.us suivant l'humidité momentanée du bois. Il est 15 par conséquent nécessaire de déterminer l'humidité momentanée du bois pendant le séchage de celui-ci par pesage ou par le prélèvement d'échantillons ou par une mesure electrique à l'aide d'électrodes afin de pouvoir régler la température en fonction de l'humidité momentanée du bois. Ce n'est qu'après une expé-20 rience relativement xongue et à condition que le type, l'origine et l'épaisseur du bois ainsi que l'humidité initiale et finale du bois restent les mêmes qu'il est possible d'effectuer ce réglage de manière relativement économique. Il est également connu d'effectuer le conditionnement de l'air de- sorte que le 25 "gradient de séchage" (rapport entre l'humidité momentanée du bois et l'humidité d'équilibre réglée) reste constant. L'humidité momentanée du bois doit évidemment être connue dans ce cas également. Bien que le séchage puisse se dérouler sans produire des effets nuisibles en choisissant correctement le "gradient 30 de séchage" à partir des valeurs empiriques, le séchage n'est pas optimal du point de vue économique étant donné que le séchage peut, par exemple, être bien plus intense pendant la seconde moitié du temps de séchage que pendant la première moitié. Pour remedier à cet inconvénient il serait par consé— 35 quent nécessaire de corriger une ou plusieurs fois le 'gradient de séchage" pendant la dernière partie de celui-ci. L'invention vise à créer un conditionnement de l'air de sechage dépendant du temps, économique et pouvant être automatisé dans une mesure aussi poussée que possible pour du bois BAD ORIGINAL ■02448 2001605 quelconque, c'est-à-dire pour différentes sortes, épaisseurs et humidités initiales du bois. Le temps de sechage S dans la technique de séchage du bois est approximativement une fonction exponentielle de l'r.u-5 midité u du bois, suivant l'équation suivante : Z = fr. f2 . f3 ... fn . log ... (1) dans laquelle u est l'humidité initiale du bois et f* à a i f désignent différents facteurs dépendant de la température, n - de la sorte et de l'épaisseur du bois,.de la différence psy-10 chrométrique, de la vitesse de l'air, etc. Etant donné qu'une telle équation ne donne aucune indication sur l'humidité relative nécessaire de l'air, elle ne convient pas pour le réglage du séchage du bois, mais seulement pour une évaluation grossière de la durée totale du séchage à l'aide de valeurs empiriques. 15 ^a température de séchage est choisie, d'un autre côté, en tenant compte de l'humidité initiale du bois, de la tendance à la fissuration, de la décoloration, de l'écoulement de la résine et de la qualité du bois. Les b..is conifères et les bois feuillus ayant subis un sechage préalable à l'air libre peuvent etre 20 séchés à une température de sechage constante. Afin d'échauffer le bois et afin d'établir le "gradient d'humidité" nécessàire "pour le séchage dans la section de celui-ci de manière à éviter des effets nuisibles, on commence le séchage avec une différence psychrométrique faible. 25 II s'est avéré que xes différences psychrométriaues sui vantes sont avantageuses lors du séchage de bois durs : Humidité initiale différence nsvchrométricue - — ■■■■ ■■ ... ■ .1 II - I I I |.» PW . „.M . » |, . - ^ .1 1,_ humidité forestière résiduelle jusqu'à 30 $ . 3°C 30 entre 30 et 20 4°C au-dessous de 20 ^ Conformément à l'invention, le résultat recherché est obtenu du fait que la différence psychrométrique est réglée de sorte que l'augmentation dans le temps du logarithme de la dif-35 férence psyehrométrique reste au moins approximativement constante pendant le temps de séchage, un ootient ainsi q_ue la diminution dans le temps du logarithme de l'humidité du bois reste également constante pendant xe temps de séchage de sorte que la BAD ORIGINAL 902448 2001605 différence psychrometrique est augmentée dans la. même mesure que l'humidité du bois diminué, à savoir progressivement et uniformément . La mise en oeuvre du procédé suivantl 1'invention est dé-5 crite dans ce oui-suit. L'équation (1) mentionnée est remplasée par une nouvelle équation dépendant de la différence psychromé-trique A T = T - F, du type : d (log u) ^ d (logÀ. T) + ... (2) cLZ ~ g1 * dZ &£i 10 indiquant l'allure de l'humidité du bois u en fonction de la différence psychrométrique A T régnant, à chaque fois. Dans cette équation (2) ont été introduites deux notions techniques de séchage i La première notion est la diminution dans le temps du loga-15 rithme de l'humidité u du bois, donc la dérivée suivant le temps de séchage Z d ( log u ) _ gradienir u dZ La seconde notion est l'augmentation dans le temps du ±o-20 garithme ae la différence psyenrométrique AT,, donc sa dérivée, suivant le temps de séchage Z d (log ts. T) = gradient T dZ • On a trouvé qu'il est économique et avantageux de maintenir 25 le gradient T constant pendant le séchage d'une'sorte de bois présentant une épaisseur de planche déterminée, en supposant que le bois a subi un séchage préalable à l'air libre pendant lequel son humidité a été ramenée à 30 fo environ ou moins. On a trouvé, en outire, qu'il existe une relation linéaire 30 entre le gradient u et le gradient T (suivant l'équation 2\ lors de séchages de bois durs présentant des densités brutes différentes rQ (g/cm3), d'une humidité initiale différente mais d'une épaisseur de planche identique. Pour' une épaisseur de planche de 28 mm, on obtient par exemple : .35 gradient u = 0,245 . gradient T + 0,001 ... (3) Les valeurs de références suivantes peuvent être dérivées - pour le gradient ? pour des sortes de bois présentant une densité brute différente : 6902448 4 2001605 Densité "brute rQ gradient T 1,1 à 0,9 0,003 ... 0,012 0,9 à 0,8 0,012 ... 0,018 0,8 à 0,7 0,018 ... 0,025 0,7 \ a 0,6 0,025 ... 0,037 0,6 \ a 0,5 0,037 ... 0,062 0,5 s a 0,4 0,062 ... 0,115 0,4 \ a 0,3 0,115 ... 0,250 Toutes les valeurs sont valables pour une vitesse de l'air 10 économique d'environ 2,5 m par seconde, mesurée entre les couches des planches. Pour du bois présentant une humidité initiale différente (du bois de chêne présentant une épaisseur de 28 mm), oh a trouvé les valeurs avantageuses suivantes pour le gradient T : 15 Humidité initiale du gradient T bois u a 80 f 0,002 ... 0,003 60 40 $ 0,006 ... 0,010 20 35 0,012 .. . 0,015 30 Le temps de séchage prévisible peut être calculé à l'avance d'après la relation truuvée (équation 3) à l'aide de la formule u a 25 log ug Z = gradient u Lors de la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, on peut procéder de la façon suivante : , 30 -La chambre de séchage est mise en service après la sélection et le réglage classiques de la- température et de la différence psychrometrique initiale sur les appareils de commande. Ensuite,-on effectue immédiatement à la main une représentation graphique (avantageusement suivant un réseau logarithmique double) de la 35 relation mentionnée entre le gradient u et xe gradient T et on choisit ensuite (lorsqu'il s'agit par exemple d'une sorte de bois totalement inconnu) la valeur de référence avantageuse pour le gradient T en fonction de la'densité brute et de l'humidité initiale de la sorte de bois en question. Cette valeur est réglée 6902448 5 2001605 sur un appareil de commande particulier --ui assure à l'aide de transmetteurs de la valeur théorique mécaniques ou électriques connus, par exemple à l'aide de carr.es ou de dispositifs de support à prograrme sous forme de cartes perforées par exemple, que ^ le gradient - est maintenu constant pendant toute la durée du sechage. On déduit ensuite ue la représentation graphique de la fonction mentionnée la valeur associée au gradient T du gradient u et on calcule d'après cette valeur le temps de séchage 10 prévisible. La chambre de séchage est arrêtée manuellement ou automatiquement à la fin de ce temps de séchage. Le procédé conforme à l'invention est expliqué ci-après à l'aide d'un exemple : Exemple : 15 Séchage de bois de chêne d'une epaisseur de 28 mm, d'une humidité initiale de 30 f', humidité finale désirée 8 la température de séchage est par conséquent d'environ 70° et la différence psychrometrique initiale est de 3°C. Le bois de chêne présente une densité brute moyenne de 20 0,62 g/ciii3. Etant donné qu'il ?'agit d'un bois ayant subi un séchage préalable à l'air dont l'humidité initiale peut atteindre 30 fo, il n'est pas nécessaire de tenir compte de l'influence que produit l'humidité initiale sur le gradient T. Suivant les indications donnees ci-dessus, on choisit pour 25 le gradient H une valeur de 0,03 et on règle cette valeur sur l'appareil de commande. On détermine ensuite, à l'aide de la représentation graphique ou à l'aide de la fonction mentionnée : 30 gradient u = 0,245 . 0,03 + 0,001 = 0,00835 Le temps de séchage prévisible est par conséquent de : log 30 8 Z = :— ==69 heures 35 0,00335 L'allure d'un processus de séchage automatique-calculée d'après les gradients u et !T est la suivante : BAD o?02448 6 2 u 01 ô 0 S Temps de séchage heures Humidité du bois £ Différence -■osy chromé trique °C équilibre de, l'humidité du bois : c/. 5 0 30 3 14,7 : 9,5 25 6 11,1 : 14,0 23 8 9,6 : 21 ,0 20 13 7,0 • 10 36,0 U.S.W. 15 36 ^2 Le séchage classique (par exemple suivant la revue "Holz als. Roh- und Werkstoff", tome 22, page 29) se déroulerait au contraire de la façon suivante : 15 Humidité du bois io Différence psychrométrique °C Equilibre de l'humidité du bois 1o 30 ... 25 3 14,7 25 .... 20 5 12,1 20 20 ... 15 8 9,6 15 ... 10 14 6,7 10 ... 8 25 3,7 Si l'on effectuait le séchage "avec un gradient de séchage constant" suivant le procédé connu, le séchage se 'déroulerait de 25 manière analogue aux cas classiques nais il se déroulerait encore plus lentement à partir de la quatrième phase. Suivant le procédé conforme à l'invention, la différence psychronétrique est au contraire augmentée pendant le temps de séchage de la même façon que l'humidité du buis diminue, à savoir 30 de façon logarithmique progressive et uniforme. Avec la valeur choisie pour ^.e gradient T, on obtient une "intensité" uniforme BAD ORIGINAL- 02448 7 1:001605 du séchage pendant toute la durée du séchage et un séchage plus rapide particulièrement pendant la seconde noitié de celle-ci. Le procédé conforme à l'invention est particulièrement avantageux lorsqu'un programme de séchage économique doit être conçu 5 pour une matière à sécher déterminée. On effectue alors tout d'abord un séchage avec une valeur de référence relativement faible pour le gradient T (d'après un tableau) en'choisissant pour les séchages subséquents des valeurs chaque fois plus élevées pour le gradient T jusqu'à ce qu'un début de formation de 10 fissures superficielles indique qu'une augmentation supplémentaire du gradient T n'est plus admissible. En procédant de cette manière, on obtient très rapidement la valeur économique optimale du temps de séchage tandis qu'il était difficile, avec les procédés de réglage connus jusqu'à présent, de savoir à quel 15 moment le séchage pouvait être effectué avec une intensité plus importante qu'avant. Il s'est avéré qu'en utilisant ce procédé, des différences psychrométricues pourraient être employées vers la fin du séchage, qui sont plus élevées que les différences pouvant être obtenues 20 normalement dans des chambres de séchage ( en cas normal, on peut seulement obtenir une différence psychrométrique d'environ 25 à '30°C en raison de l'humidité de l'air frais aspiré). En effectuant un séchage préalable de l'air frais, on peut obtenir également de manière connue des différences psychromé triques plus 25 élevées à l'intérieur de la chambre. Les avantages obtenus avec l'invention, résident dans le fait que le processus de séchage se déroule économiquement et que des opérations de commande, sont seulement nécessaires au début et à la fin du séchage sans qu'il soit nécessaire d'effectuer en continu 30 des mesures de l'humidité du bois pendant le séchage. On peut par suite obtenir au cours de trois à quatre séchages (en utilisant par exemple la même sorte et la ;::ême épaisseur de bois), une valeur optimale de la durée de séchage par une augmentation pas à pas du gradient T, l'augmentation progressive ae la différence 35 psychrométrique, sans variations brutales, permettant un séchage plus rapide. En utilisant les températures classiques pendant le séchage artificiel du bois, il existe entre le logarithme de la différence psychrométrique et l'humidité d'équilibre du bois uri, une rela- S | tion approximativement linéaire, pour une température de séchage 6902448 8 2001605 de 70°C, on obtient par exemple : uG1 = 20,2 - 1 . log (T - P) 0,08416 . Par transformation, on obtient : , Gr1 d (log A T) _ gradient T = -0,08416 . ••• (4-) dZ dZ Lorsque cette valeur est introduite dans la relation trouvée : gradient u = g^ . gradient T + g2 on obtient pour une épaisseur de bois de 28 mm par exemple : gradient u = - 0,02062 . ^ UG1 + 0,001 dZ Cela signifie que le séchage peut également être réglé avec une diminution constante dans le temps de l'hmidité d'équilibre du bois d au lieu d'être effectué avec un gradient T dZ constant, si un tel réglage offre des avantages du point de vue de la mesure ou du réglage. Un dispositif de mise en oeuvre du procédé suivant'l'invention, est représente à titre d'exemple non limitatif à la figure unique du dessin annexé. Le dispositif comporte un thermomètre pour la température de séchage 1 et un psychromètre 2 se trouvant dans l'espace de séchage et dont les valeurs de mesure sont amenées par l'entrée 3 des grandeurs de réglage à un appareil de commande 5 présentant un entraînement variable pour des disques à programme. La grandeur de réglage est amenée par la sortie 4 aux organes de réglage, c'est-à-dire à la soupape de chauffage 8 servant au réglage de la température de séchage, à la soupape 9 pour la projection de la vapeur et au volet d'ouverture et de fermeture 10. Comme transmetteurs pour la valeur théorique ou des grandeurs de reglage, on utilise une came 6 pour la différence psychrométrique et une came 7 pour la température de séchage. 902448 û 2001605 R 5 Y S ZT D I CATION': 1 - Procède de sechage pour le conditionnement de l'air à l'intérieur d'installations de sechage de bois de sciage, caractérisé en ce eue la différence psychrométrique est augmentée 5 pendant la aurée de séchage de la même façon que L'humidité du bois diminue, à savoir de façon logarithmique progressivement et régulièrement. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la différence psychrométrique est réglée de sorte que le 10 temps de séchage peut être déterminé à l'avance d'après l'augmentation dans le Temps du logarithme de la différence psychrométrique. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la différence psychrométrique est reglée de sorte que l'aug- 15 mentation dans le temps du logarithme de la différence psychrométrique reste au moins approximativement constante pendant la durée du sechage. 4 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la température de séchage ou d'humidification à l'intérieur 20 de l'installation de séchage est maintenue au moins approximativement constante pendant le processus de séchage. 5 - Dispositif de mise en oeuvre du procédé de séchage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un seul transmetteur de valeur théorique peut être utilisé pour le reglage. 25 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le transmetteur de la valeur théorique est constitué par une seule came dont la vitesse de rotation est réglable pour l'obtention du conditionnement d'air désiré. 7 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en 30 ce que le transmetteur de la valeur théorique est constitué par un support à programme, par exemple sous forme de cartes perforées. 6 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la vitesse de rotation de la came est également variable 35 pendant le déroulement du processus. bad orignal