Brevet FR2484068A1 — publié le 19811211

La présente invention concerne des ensembles pour le séchage de matières solides, en particulier des pièces de bois débitées de forte épaisseur. La présente invention propose un ensemble de séchage du type spécifié ci-dessus, de nature à permettre de récupérer le plus possible de énergie qui, dans les installations de séchage classiques, se dissipe vers l'extérieur. La présente invention permet de récupérer le plus possible de l'énergie produite par l'évaporation de l'eau extraite de la matière en cours de séchage, en vue d'utiliser cette énergie récupérée pour évaporer à nouveau de l'eau à partir de la matière à sécher. Pour atteindre les objectifs visés ainsi que d'autres qui apparatront d'après la description détaillée donnée ci-dessous, la présente invention propose un ensemble de séchage pour le séchage de matières solides, en particulier pour le séchage de bois massif, qui est caractérisé en ce qu'il comprend au moins une première chambre de séchage, agencée pour assurer l'opération de séchage approximatif, au moins une seconde chambre de séchage agencée pour assurer l'opération de séchage définitifoet des moyens de type thermodynamique qui relient lesdites chambres de séchage l'une à l'autre, moyens qui sont agencés pour transférer l'énergie dissipée à partir d'une chambre à l'autre chambre. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaltront d'après la description détaillée donnée ci-dessous en référence au dessin annexé, dont la figure unique est une vue en coupe droite de l'ensemble de séchage suivant la présente invention. En se référant maintenant au dessin annexé, on voit, représenté schématiquement et désigné par la référence numérique 1, un séchoir classique, à parois comportant une isolation thermique, que l'on appellera dans la présente invention,première chambre de séchage. A l'intérieur de la première chambre de séchage 1 est disposé un séchoir du type à vide que l'on appellera, seconde chambre de séchage. Ladite seconde chambre de séchage, désignée par la référence numérique 2, comprend - une étuve cylindrique 3 agencée pour contenir la matière à sécher - une pompe à air 4 dont le côté succion est pneumatiquement relié à ladite étuve 3 par un tuyau 5. Le côté refoulement 6 de ladite pompe 4 est relié à un condenseur à surface 7 soumis à un refroidissement à l'air par un ventilateur électrique 8. Ledit condenseur 7 et le ventilateur électrique associé 8 sont disposés à l'intérieur de la première chambre de séchage 1, de sorte que la vapeur extraite de la matière en cours de séchage dans la seconde chambre de séchage subit, en atteignant le condenseur 7, une condensation; la chaleur de condensation se transmettant à la première chambre de séchage pour sécher la matière qu'elle contient. On le sait, la vitesse de séchage de la seconde chambre de séchage (formée par un séchoir à vide) est en moyenne 2,5 à 3 fois supérieure à la vitesse de séchage de la première chambre de séchage 1 (formée d'un séchoir à air chaud), toutes choses égales quant aux états initial et final de la matière traitée. La matière à sécher, par exemple bois méplat ou toute autre matière solide, est disposée en empilages(ou lots) égaux 9 tant dans la première chambre de séchage 1 que dans la seconde chambre de séchage 2. Avantageusement, selon la présente invention, on donne à la première chambre de séchage une capacité de réception de lots 9 qui soit un multiple entier de la capacité de la seconde chambre de séchage ; en particulier, on donne à la première chambre de séchage une capacité au moins trois fois supérieure à celle de la seconde chambre de séchage, c'est-à-dire qu'on adopte un rapport de capacités égal ou supérieur à l'inverse du rapport des vitesses de séchage des première et seconde chambresl et 2 et arrondi au nombre entier immédiatement supérieur. Selon une variante de la structure décrite ci-dessus, la première chambre de séchage pourrait être non du type à air chaud, mais du type à air conditionné ayant subi une déshumidification (séchoir dit à condensation). Dans ce cas, la capacité de la première chambre de séchage serait supérieure à celle de la première chambre de séchage décrite ci-dessus, ceci pour tenir compte de l'élévation du rapport entre les vitesses de séchage des première et seconde chambres de séchage ; étant donné que la vitesse de séchage dans un séchoir à condensation est égale, en moyenne, au 1/15 de la vitesse de séchage d'un séchoir à vide, la capacité de la première chambre de séchage (séchoir à condensation) serait 15 fois supérieure à celle de la seconde chambre de séchage (séchoir à vide). Le fonctionnement de l'ensemble de séchage selon la présente invention est le suivant. Initialement, avant que le régime normal de fonctionnement ne soit atteint, on charge complètement la première chambre de séchage 1 de trois piles de bois égales et l'on charge la seconde chambre de séchage 2 d'une seule pile de bois égale à celles présentes dans la première chambre de séchage (le rapport des charges étant l'inverse du rapport des vitesses de séchage, comme exposé plus haut). On amorce alors le séchage dans les deux chambres. Les conditions de température et d'humidité de l'air présent dans la première chambre de séchage sont maintenues constamment à des valeurs fixes correspondant à l'humidité d'équilibre du bois égale à une valeur d'humidité préétablie, intermédiaire entre l'humidité initiale de la matière et l'humidité finale souhaitée. Avantageusement, selon la présente invention, cette valeur d'humidité intermédiaire est sensiblement égale à la somme de l'humidité finale souhaitée pour le bois et de la demi-valeur de la différence entre l'humidité initiale (c'est-à-dire l'humidité à l'entrée de la première chambre de séchage) et ladite humidité finale (à la sortie de la seconde chambre de séchage). Par exemple, si la matière à sécher a une humidité initiale de 32 % et doit présenter une humidité finale de 8 %, on prend approximativement pour valeur d'humidité intermédiaire 8 + (32 - 8)/2 = 8 + 12 = 20 % Afin d'amener lthumidité de la matière contenue dans la première chambre de séchage à prendre la valeur d'humidité intermédiaire, il est nécessaire de choisir convenablement les facteurs de conditionnement de l'air, conformément aux tables d'équilibre hydroscopique du bois. Ainsi, par exemple, lorsqu'on décide d'opérer avec une température d'air de 400C dans la première chambre de séchage, il faut que l'humidité relative de 1 air soit de 90 %. Si l'humidité relative de l'air tend à dépasser la valeur de 90 %, ce qui se produit pratiquement en raison de l'évaporation de l'eau contenue dans le bois, on ouvre une vanne prévue dans la première chambre de séchage, d'une manière connue en soi, pour évacuer de l'air humide tout en faisant arriver de l'air plus sec de l'extérieur. D'une manière analogue, si la température de l'air tend à dépasser la valeur choisie pour le traitement dans la première chambre de séchage 1, du fait de la condensation de la vapeur dans le condenseur 7, la vapeur provenant de la seconde chambre de séchage est évacuée à l'extérieur avec franchissement en dérivation du condenseur, d'une manière connue en soi, par exemple au moyen d'une vanne à trois voies 10. Le choix de la valeur d'humidité d'équilibre intermédiaire est soumis à deux conditions : conformité sur le plan de l'énergie et compatibilité avec les vitesses de séchage différentes des deux chambres de séchage. Dans l'exemple cité plus haut,l'humidité initiale du bois est de 32 %, l'humidité intermédiaire est de 20 % et l'humidité finale est de 8 %. La réduction d'humidité à obtenir dans la première chambre de séchage est par conséquent de 12 % et à 12 % se chiffre aussi la réduction d'humidité à obtenir dans la seconde chambre de séchage. On désignera par PS2 le poids à sec de la pile contenue dans la seconde chambre de séchage et par K la chaleur exigée par l'évaporation de 1 kg d'eau, chaleur supposée constante, en première approximation, pour une valeur quelconque de l'humidité de la matière. La quantité de chaleur de condensation récupérable à partir de la vapeur extraite de la matière contenue dans la seconde chambre de séchage (et utilisée, selon la présente invention, pour évaporer l'eau de la matière contenue dans la première chambre de séchage) est donnée par la formule K x 12/100 x PS2. Cette quantité de chaleur est fournie par la seconde chambre de séchage en un temps T2 qui représente la durée du séchage nécessaire pour ramener de 20 % à 8 % l'humidité de la matière contenue dans la seconde chambre de séchage (chambre de séchage sous vide). Le temps de séchage Ti nécessaire pour ramener l'humidité du bois contenu dans la première chambre de séchage (chambre de séchage par air chaud) de la valeur initiale de 32 % à la valeur intermédiaire de 20 % est, dans l'ensemble de séchage selon la présente invention, trois fois supérieur au temps T2 de séchage dans la seconde chambre de séchage. On appellera PS1 le poids à sec de la matière contenue dans la première chambre de séchage, lequel est, dans l'exemple considéré, trois fois supérieur au poids PS2. Au cours du temps T1 nécessaire pour ramener de 32 % à 20 X l'humidité du bois contenu dans la première chambre de séchage, la quantité de chaleur récupérée à partir de la seconde chambre de séchage pour être utilisée dans la première chambre de séchage est de 3 x K x 12/100 x PS2 = K x 12/100 x PS1 (puisque 3PS2= PS1). Evidemment,alors que dans la première chambre de séchage, il apparaît au cours du temps T1 un seul séchage approximatif, il apparait dans la seconde chambre de séchage trois séchages définitifs, chacun de durée T2 = 1/3 T1, portant sur une quanti-té de matière égale au tiers de celle contenue dans la première chambre de séchage approximatif. I1 en découle que les deux conditions de conformité en matière d'énergie et de compatibilité de vitesse entre les deux chambres de séchage sont vérifiées.Autrement dit, dans la relation de conformité d'énergie exprimée par la formule suivante, précédemment définie 3 x K x 12/100 x PS2 = K x 12/100 x PS1 le terme gauche de la relation représente la quantité de chaleur transmise de la seconde à la première des chambres de séchage au cours du temps Tl,trois fois supérieur au temps T2, tandis que le terme droit de la relation représente la quantité de chaleur utilisable dans la première chambre de séchage au cours du temps T1 pour obtenir dans la matière la réduction d'humidité souhaitée. En conséquence, la condition de conformité d'énergie est complétée par la condition de compatibilité selon laquelle la matière contenue dans la première chambre de séchage est en mesure d'absorber l'énergie nécessaire pour assurer le séchage approximatif, cette énergie étant récupérée à partir de la matière contenue dans la seconde chambre de séchage au cours du séchage définitif. En pratique, une fois terminé le processus de séchage dans la seconde chambre de séchage, le lot parvenu à l'humidité finale souhaitée est déchargé à l'extérieur et remplacé par un lot égal provenant de la première chambre de séchage ; la place laissée libre dans la première chambre est remplie par une quantité égale de matière à présécher à partir du degré initial d'humidité. Dans l'ensemble de séchage selon l'invention, la seconde chambre de séchage est entièrement logée dans la première chambre de séchage, de sorte que la chaleur dissipée à partir de la seconde chambre de séchage demeure dans la première chambre de séchage, et est ainsi récu pérée pour contribuer à chauffer l'air de cette première chambre. Il va de soi qu'on pourrait aussi disposer la seconde chambre de séchage à l'extérieur de la première, sous réserve que la seconde chambre soit enclose dans un volume défini entre des parois thermiquement isolées, qui la contienne partiellement ou entièrement. On ferait en sorte d'établir, par des moyens connus en soi, une communication par convection entre ce volume et l'intérieur de la première chambre de séchage, afin que la chaleur dissipée à partir de la seconde chambre de séchage s'écoule à l'intérieur de la première chambre de séchage. D'une manière analogue, le condenseur 7 pourrait aussi être logé à l'extérieur de la première chambre de séchage, sous réserve qu'il soit contenu dans une enceinte close par des parois adiabatiques et qu'une communication par convection soit établie entre l'intérieur de ladite enceinte et l'atmosphère de la première chambre de séchage, afin de transmettre à la première chambre de séchage la chaleur de condensation accumulée dans le condenseur du fait du changement d'état subi par la vapeur extraite de la matière contenue dans la seconde chambre de séchage. Les traitements opérés dans les deux chambres de séchage peuvent être de nature différente ; de toute façon, les deux chambres de séchage différent nécessairement lune de l'autre du fait de la différence entre les vitesses de séchage qu'elles peuvent assurer. La seconde chambre de séchage a obligatoirement la vitesse de séchage la plus élevée ; par exemple, la première chambre de séchage est du type à air conditionné et la seconde chambre de séchage, du type à vapeur surchauffée. De toute manière, il faut que la première chambre de séchage ait une capacité sensiblement supérieure à celle de la seconde chambre de séchage, en tout cas au moins double de celle de la seconde chambre. La capacité de la première chambre de séchage doit etre égale ou supérieure à un multiple entier de la capacité de la seconde chambre de séchage, voisin de l'inverse du rapport entre la vitesse de séchage de la prenière chambre et celle de la seconde chambre de séchage. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. REVENDICATIONS 1. Ensemble de séchage de matières solides, en particulier de pièces de bois massives, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une première chambre de séchage (1) agencée pour opérer le séchage approximatif, au moins une seconde chambre de séchage (2) agencée pour opérer le séchage définitif et des moyens de type thermodynamique reliant lesdites chambres de séchage (1,2) l'une à l'autre, lesdits moyens étant agencés pour transférer de l'une à l'autre chambre l'énergie dissipée. 2. Ensemble de séchage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres de séchage (1 et 2) diffèrent l'une de l'autre par la nature du traitement de séchage qu'elles sont aptes à opérer et, en tout cas, par les vitesses auxquelles elles peuvent assurer le séchage, la seconde chambre de séchage devant opérer le séchage le plus rapide. 3. Ensemble de séchage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la première chambre de séchage (1) est du type assurant le séchage à l'air conditionné, tandis que la seconde chambre de séchage (2) est du type à vide ou à vapeur surchauffée et a ainsi une vitesse de séchage supérieure à celle de la première chambre de séchage. 4. Ensemble de séchage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première chambre de séchage (1) est du type à air chaud ou, en variante, du type à air déshumidifié (séchoir du type dit à condensation). 5. Ensemble de séchage selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que la première chambre de séchage (1) a une capacité de réception de matière supérieure, au moins du simple au double, à celle de la seconde chambre de séchage. 6. Ensemble de séchage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la capacité de la première chambre de séchage (1) est un multiple entier de la capacité de la seconde chambre de séchage, les deux capacités étant dans un rapport égal ou supérieur à 1 inverse du rapport de la vitesse de séchage de la première chambre de séchage (1) à celle de la seconde chambre de séchage (2). 7. Ensemble de séchage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de type thermodynamique qui relient les deux chambres de séchage (1 et 2) l'une à l'autre comprennent un volume clos par des parois à isolation thermique et contenant au moins une partie notable de la seconde chambre de séchage, ce volume communiquant par convection avec l'intérieur de la première chambre de séchage de façon que la chaleur dissipée de la seconde chambre de séchage soit introduite dans la première chambre de séchage. 8. Ensemble de séchage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la seconde chambre de séchage (2) est entièrement contenue dans la première chambre de séchage. 9. Ensemble de séchage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de type thermodynamique qui relient les deux chambres de séchage l'une à l'autre comprennent un condenseur (7) agencé pour condenser la vapeur extraite de la matière contenue dans la seconde chambre de séchage, ledit condenseur étant mis en communication par convection avec l'atmosphère de la première chambre de séchage (1) en vue de transmettre à cette atmosphère la chaleur de condensation accumulée dans le condenseur du fait du changement d'état subi par la vapeur extraite de la matière contenue dans la seconde chambre de séchage (2). 10. Procédé de séchage au moyen de l'ensemble de séchage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la matière à sécher est disposée en piles ou lots, égaux les uns aux autres, dans une première chambre de séchage en vue d'être séchée jusqu'à atteindre une humidité intermédiaire, dans tous les cas supérieure à l'humidité finale souhaitée, puis est transférée lot par lot dans la seconde chambre de séchage, dans laquelle la vitesse de séchage est plus élevée, en vue de parachever le séchage et d'atteindre l'humidité finale souhaitée, le lot transféré dans la seconde chambre de séchage étant remplacé dans la première chambre de séchage par un lot d'égale grandeur de matière à présécher, et l'énergie présente dans la vapeur extraite de la matière contenue dans la seconde chambre de séchage étant récupérée pour servir à sécher la matière contenue dans la première chambre de séchage. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que, dans les conditions de travail de l'ensemble de séchage, la valeur de l'humidité intermédiaire à atteindre dans le lot à transférer de la première à la seconde des chambres de séchage est sensiblement égale à la somme de l'humidité finale souhaitée pour la matière sortant de la seconde chambre de séchage et dela demi-valeur de la différence entre l'humidité initiale que présente la matière lors de son introduction dans la première chambre de séchage et ladite humidité finale. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les conditions de température et d'humidité de l'air présent dans a première chambre de séchage sont constamment maintenues aux valeurs correspondant à l'humidité d'équilibre du bois égale à l'humidité intermédiaire.