EP1132704A1 - Procédé de sechage de bois et dispositif pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Procédé de sechage de bois et dispositif pour sa mise en oeuvre Download PDF

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EP1132704A1
EP1132704A1 EP01450003A EP01450003A EP1132704A1 EP 1132704 A1 EP1132704 A1 EP 1132704A1 EP 01450003 A EP01450003 A EP 01450003A EP 01450003 A EP01450003 A EP 01450003A EP 1132704 A1 EP1132704 A1 EP 1132704A1
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EP
European Patent Office
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cell
air
wood
drying
circulation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01450003A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Christophe Boulouis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
D'etudes Et Realisations De Travaux Electriques Sertelec Sa Ste
Original Assignee
D'etudes Et Realisations De Travaux Electriques Sertelec Sa Ste
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by D'etudes Et Realisations De Travaux Electriques Sertelec Sa Ste filed Critical D'etudes Et Realisations De Travaux Electriques Sertelec Sa Ste
Publication of EP1132704A1 publication Critical patent/EP1132704A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/02—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/02—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure
    • F26B21/022—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure with provisions for changing the drying gas flow pattern, e.g. by reversing gas flow, by moving the materials or objects through subsequent compartments, at least two of which have a different direction of gas flow
    • F26B21/026—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure with provisions for changing the drying gas flow pattern, e.g. by reversing gas flow, by moving the materials or objects through subsequent compartments, at least two of which have a different direction of gas flow by reversing fan rotation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B9/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects at rest or with only local agitation; Domestic airing cupboards
    • F26B9/06—Machines or apparatus for drying solid materials or objects at rest or with only local agitation; Domestic airing cupboards in stationary drums or chambers

Definitions

  • the present invention relates to the drying of wood, in particular wood. sawn into planks arranged in piles.
  • Such an operation is traditionally carried out in dryers having a drying volume suitable for receiving several stacks of wood which will successively undergo a warm-up phase, then a phase proper drying and, finally, a stabilization phase and cooling before being extracted from the dryer.
  • Drying is ensured by hot air and introduced into the drying according to an automatically regulated process with regard to temperatures and flow rates of heat transfer fluid and the durations of the different phases.
  • the present invention aims very particularly to eliminate or all less reduce the disadvantages of traditional dryers by offering a drying process that better controls the air flow and is more efficient.
  • the circulation of the drying air transversely to said cell is ensured by alternating the direction of circulation periodically at purposes of homogeneous treatment of the two longitudinal sides of the load wood.
  • Such a method makes it possible to distribute speed, homogeneous drying air temperature and humidity upon entering the load of wood in the cell. There is thus a uniform and better drying quality in all parts of the wood batch, regardless of their location, which further reduces the drying time and therefore its cost.
  • the standardization of ventilation conditions also facilitates the control and regulation of the drying process. This is how it is no longer necessary as before to carry out a complex study to define the most representative location of the regulation probes.
  • the warm-up phase consists of subject the load of wood to a flow of hot air supersaturated with water, the temperature is substantially equal to the temperature at the start of drying.
  • water atomization is carried out for example at 90-95 ° C. in the drying air flow.
  • the stabilization and cooling phase is advantageously carried out with humid air, for example by spraying cold water or hot in the drying air.
  • Accelerated and controlled cooling is thus obtained, obtained by latent heat of vaporization, which facilitates the homogenization of moisture in the mass of wood.
  • the air circulation in the phases initial warm-up and final stabilization / cooling is alternately provided periodically for the purpose of uniform processing of two longitudinal sides of the load of wood.
  • the invention also relates to a specifically designed dryer for implementing the above method, as well as a sensor structure drying air humidity meter specifically designed to be used in said process, in particular during the initial stages of implementation temperature and final stabilization and cooling during which the air is likely to reach a supersaturated state, said sensor allowing avoid any condensation of water on it which could disturb the measurement.
  • Figure 1 there is shown schematically in 1 a cell of drying sawn wood in the form of stacks 2, the number of four in Figure 1, boards superimposed flat, in the usual manner.
  • Cell 1 has a generally parallelepiped shape and the charge of wood 2 is placed on a carriage, in the longitudinal axis and in the part central of the cell.
  • a hot battery symbolized in 4 On the sides of the load 2 near the top of the piles 2 is arranged in the space between the wood and the two longitudinal walls 3 of the cell, a hot battery symbolized in 4, constituted in the known manner a network of pipes, connected by pipes 5 to a primary network of thermal fluid 6.
  • the fans are by example of the type in which the wheel works with its nominal efficiency in a direction of circulation and with a degraded yield in the direction of rotation reverse. Also, in order to obtain transverse to cell 1 a sense of alternating circulation with the same flow rate, all the fans being operation, one fan out of two with its nominal direction reverse circulation to that of the other fan. So, for each direction of circulation one fan (9a) out of two will have its wheel driven in the normal direction, however that the other fan (9b) will have its wheel driven in opposite direction of nominal direction.
  • the fans are arranged head to tail with a shift of the ferrules relative to each other, axially, in order to improve the flow conditions in the plenum of recirculation, i.e. the space between the false ceiling 7 and the ceiling 8 of the cell 1.
  • a chamber is formed tranquilization 13 in line with the upper longitudinal angles of cell 1, using concave arched louvers 14 over the entire length of the cell.
  • louvers 14 are further drilled in their central zone of slots horizontal 15 aligned and along the entire length of the tranquilization 13.
  • louvers 16 Opposite the chambers 13, in the connection zone between the space above the load of wood and the space on the sides of the load 2 are arranged other louvers 16 of suitable profile and positioned in depending on the speed profile at the outlet of the ventilation plenum.
  • the association mice 11 and louvers 16 ensures the homogeneous distribution of the air flow on the hot coil 4, as well as over the entire height of the dryer, avoiding air recirculation in the upper layers of the wood load 2.
  • Each ramp 18, 19 is connected by pipes 20, 21 and a valve 22, 23 to a water pressure supply installation in coming from a source symbolized in 24.
  • Source 24 provides suitable water either cold and directly via a pipe 25, either hot, after passing through a tank 26 provided with a heat exchanger 27 connected to the primary thermal fluid network 6, via a pipeline 28.
  • the homogeneous distribution of the flow at the entry of the load of wood also reduces the drying time.
  • the louvers 14 are placed in a sealed manner over the entire length of each upper corner of cell 1.
  • the respective surfaces of the louvers 14 and slots 15 go determined so that the surface minimum flow rate of each plenum, i.e. the section perpendicular to the longitudinal axis of the cell, ie at least equal to 1.7 times the sum of the sections of the slots 15.
  • the pressure inside the plenum chambers 13 is constant which allows for flow velocities at the slots 15 and constant over the entire length of the dryer.
  • the alternation of the brewing is controlled periodically, automatically, by the drying control program.
  • the chimneys 17 on the same side of the cell 1 work either in admitting fresh air or in evacuating fumes.
  • the actual drying phase is preceded, in accordance with another characteristic of the process of the invention, at a phase of implementation temperature at which the load of wood 2 is brought to the temperature set at the start of the drying cycle, operating only in heat transfer, without mass transfer or at least by limiting the mass transfer to avoid mechanical stress which could cause collapses, internal cracks, etc. in the wood
  • the wood is subjected to a flow of hot air in a state of supersaturation, the temperature of the hot air flow being equal to the temperature from the start of drying.
  • the supersaturation is obtained thanks to the ramps 18, 19 by atomization water at 90-95 ° C and at a predetermined pressure and flow rate to ensure its total evaporation with the presence of vesicles of hot water entering in the load of wood.
  • This atomization is achieved by putting into service only one of the two ramps (18 or 19), depending on the direction of mixing in the plenum.
  • atomization will only be carried out in a variable manner, that a fraction of the total duration of the warm-up phase, by example about twenty minutes for a warm-up phase about 2 hours, and in the form of atomization cycles distributed inside of the said phase, depending on the nature of the wood, its degree of dryness, etc.
  • valves 22, 23 are of course connected, as are the valves of the pipes 25, 28, to a computerized control unit (not shown) at which are also connected the various command and control means, and for measuring the various parameters involved in the drying process.
  • alternating brewing is also carried out in both directions and atomization will be done for example by distributed cycles over the entire duration of the phase, the total duration of atomization being low in look at the duration of the stabilization and cooling phase, for example one hour for a stabilization and cooling phase of 2 to 3 hours.
  • Accelerated and controlled stabilization of wood is obtained by heat latent vaporization, which also facilitates the homogeneity of humidity in the mass of wood.
  • the method of the invention not only improves the quality of dried wood (no checks or cracks at the end), but also significantly reduce the total duration and therefore the costs, drying process.
  • Very good drying uniformity over the entire load of wood stored in the dryer thus avoids sorting and pre-drying a volume of wood that can generally represent up to 15 to 20% of the total volume, when using conventional drying techniques.
  • the present invention also relates to an improvement to a air humidity measuring device to make this device all particularly suitable for the process of the invention, and allowing, by its precision and reliability, optimize drying parameters.
  • FIG. 2 illustrates an embodiment of said measuring device.
  • the apparatus represented at 30 in the figure, comprises an envelope tubular 31 made of thermal insulating material open at both ends and arranged with its axis parallel to the direction (arrows A) of air flow of which we want to measure humidity.
  • the appliance is fixed at distance from a wall 31, for example the ceiling 8, from the cell 1 which may well heard of having several in different places.
  • the casing 31 is at its upstream end, in the direction of the flow A, capped with a cap 33 enclosing between two plates perforated 34 a filter formed of a hydrophobic material 35.
  • the cap 33 is drilled at 36 on its end face to allow air to enter inside the envelope 31.
  • the casing 31 is capped by a cap 37.
  • the device 30 is fixed to the wall 32 by two legs 38 integral upstream and downstream caps 33, 37 respectively.
  • a heat sink means 39 Inside the envelope 31 are successively arranged, upstream to downstream, a heat sink means 39, an element 40 to homogenize the temperature of the air flow internal to the device, a measurement system 41 and means 42 for creating at the downstream end of the envelope a depression capable of creating a flow inside the envelope of determined air.
  • the measuring principle of the device is well known, the invention bearing essentially on the arrangement of the measurement system, illustrated by the figure 3 which will be described later, as well as on the provision of a means 42 to reverse the direction of air circulation inside the appliance.
  • the heat sink means 39 is for example constituted by electric heaters or a light bulb, powered by a cord electric 43.
  • the role of this dissipative means is to lower the relative humidity of air inside the envelope 31.
  • the power dissipated by the means 39 will be determined according to the drying parameters so as to increase the temperature of the order of 4 ° C. to eliminate any presence of water which may be entrained in the sensor or the condensed water upstream of the measured.
  • Element 40 serves to homogenize the temperature of the air flow before reach the sensitive element 41.
  • the element 40 is for example a perforated disc or diaphragm 44, of appropriate diameter.
  • a shield 45 is arranged upstream of the central orifice of the disc 44.
  • the ratio between the internal diameter of the casing 31 and the diameter of the diaphragm 44 is determined to be compatible with the air flow desired circulating in the device 30.
  • the measurement system 41 is according to a known mode of implementation an assembly consisting of a dielectric capacitive type hygrometer polymer, coupled to a temperature measurement sensor. These are connected by a sheath 46 to a module 47 for supplying and processing the signal to provide an indication of RH1 relative humidity and temperature T1.
  • the means 42 serves to draw outside the apparatus 30 a flow of air to measure and pass it inside the device to the measure 41 before evacuating it outside the appliance and the dryer by through a pipeline 48.
  • the means 42 is for example a sonic neck ejector operating at compressed air.
  • a micro-fan can be provided.
  • the forced circulation inside the envelope 31 also aims to reduce the response time of the measurement system 41.
  • the parameter to be measured which is the relative humidity of the flow (A) in which the apparatus 30 is located, is calculated from the parameters measured by the system 41, namely the relative humidity of the air at inside the appliance and the temperature of this air.
  • Figure 3 illustrates an improvement to the apparatus of Figure 2 consisting, in accordance with the invention, of constituting the system 41 under the form of a set of two thermometers one of which (50) is intended for measure a "dry” temperature of the air inside the envelope 31 and the other (51) a "wet” temperature.
  • thermometers 50, 51 can be produced with probes circuit boards, thermistors or thermocouples.
  • thermometer 51 measuring the wet temperature is provided on its sensitive part of a porous envelope 51 kept constantly humid at using a wick 53 dipping into a tank 54 outside the envelope 31 and supplied with water by a pipe 55 and provided with an overflow 56.
  • a well 57 is formed, enveloping said part of wick. This well 57 also provides heating for the water passing through. through wick 53 because the well is in the internal air flow at envelope 31.
  • the absolute humidity of the air (A) taken from the dryer and measured at the interior of the envelope 31 is a function, on the one hand, of the difference between the "dry” temperature and “wet” temperature and, on the other hand, "dry” temperature.
  • the humidity of the drying air inside the appliance is calculated from the measurement of said absolute humidity in the enclosure of the appliance 30.
  • the outlet of the ejector (42) can be, in accordance with the invention, partially closed in order to reverse the flow of air passing through the device.
  • This reversal can be done periodically to avoid entry accidental water in liquid form in the device during the phases humidification (before and after the actual drying phase) does not enters the device in liquid form, the measuring enclosure (31) being during the drying phase placed under vacuum by said ejector.
  • the invention is obviously not limited to the modes of implementation work represented and described above, but on the contrary covers all variants, in particular as regards the means for carrying out the stilling chambers 13, the means ensuring the forced circulation of drying air, water atomization means (18, 19), or the arrangement of the humidity sensor (30).

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Abstract

L'objet de l'invention est un procédé de séchage de bois, en particulier de bois sciés en planches disposées en piles adjacentes (2), dans lequel lesdites piles de bois sont disposées dans une cellule (1), ladite cellule (1) comportant une batterie chaude (4), un système de ventilation (9a, 9b) et des cheminées (17), le procédé consistant à placer la batterie chaude (4) dans les espaces entre parois longitudinales (3) de la cellule (1) et piles de bois (2), à hauteur du sommet de ces dernières, à constituer entre le plafond (8) et lesdites piles (2) un conduit de circulation horizontale, transversale à la cellule de l'air de séchage, au centre duquel est agencé le système de ventilation (9a, 9b), et à constituer à l'aide de ventelles de répartition (14), dans les deux angles supérieurs longitudinaux de la cellule (1), au-dessus de la batterie chaude (4), une chambre de tranquillisation fermée (13) dans laquelle débouchent lesdites cheminées, lesdites chambres de tranquillisation communiquant avec l'espace central de la cellule par des fentes longitudinales (15) de soufflage ou reprise. Application au séchage du bois <IMAGE>

Description

La présente invention a trait au séchage de bois en particulier de bois sciés en planches disposées en piles.
Une telle opération s'effectue traditionnellement dans des séchoirs présentant un volume de séchage apte à recevoir plusieurs piles de bois qui vont subir successivement une phase de mise en température, puis une phase de séchage proprement dite et, enfin, une phase de stabilisation et refroidissement avant d'être extraites du séchoir.
Le séchage est assuré par de l'air chaud et introduit dans la cellule de séchage suivant un processus régulé automatiquement en ce qui concerne les températures et débits de fluide caloporteur et les durées des différentes phases.
Les séchoirs connus ne donnent pas toute satisfaction au niveau de la qualité du séchage, de l'homogénéité du séchage sur l'ensemble de la charge de bois entreposée dans le séchoir et de la durée du temps global de séchage incluant la mise en température et, en fin de séchage, la phase de stabilisation et refroidissement.
Ces insuffisances proviennent d'une mauvaise gestion de l'aéraulique, ainsi qu'à un contrôle imprécis et peu fiable des paramètres de séchage, qui contraint la plupart du temps au recours à des tables de séchage peu performantes ce qui entraíne un rallongement de la durée de séchage.
La présente invention vise tout particulièrement à éliminer ou tout le moins réduire les inconvénients des séchoirs traditionnels en proposant un procédé de séchage maítrisant mieux l'aéraulique et plus performant.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de séchage de bois, en particulier de bois sciés en planches disposées en piles adjacentes, dans lequel lesdites piles de bois sont disposées dans une cellule de forme générale parallélépipédique à l'intérieur de laquelle on effectue successivement une mise en température, puis un séchage et, enfin, une stabilisation et un refroidissement, ladite cellule comportant une batterie chaude, un système de ventilation et des cheminées d'admission d'air neuf et d'évacuation des buées, caractérisé en ce qu'il consiste :
  • à disposer lesdites piles de bois dans l'axe longitudinal et dans la partie centrale de la cellule,
  • à placer la batterie chaude dans les espaces entre parois longitudinales de la cellule et piles de bois, à hauteur du sommet de ces dernières,
  • à constituer entre le plafond et lesdites piles un conduit de circulation horizontale, transversale à la cellule de l'air de séchage, au centre duquel est agencé le système de ventilation,
  • et à constituer à l'aide de ventelles de répartition, dans les deux angles supérieurs longitudinaux de la cellule, au-dessus de la batterie chaude, une chambre de tranquillisation fermée dans laquelle débouchent lesdites cheminées d'admission/évacuation, lesdites chambres de tranquillisation communiquant avec l'espace central de la cellule par des fentes longitudinales de soufflage ou reprise.
De préférence, la circulation de l'air de séchage transversalement à ladite cellule est assurée en alternant le sens de circulation périodiquement à des fins de traitement homogène des deux flancs longitudinaux de la charge de bois.
Un tel procédé permet de réaliser une distribution de vitesse, de température et d'humidité de l'air de séchage homogènes dès l'entrée de la charge de bois dans la cellule. On a ainsi un séchage homogène et de meilleure qualité dans toutes les parties du lot de bois, quelle que soit leur emplacement, ce qui permet en outre de réduire le temps de séchage et donc son coût.
L'uniformisation des conditions aérauliques facilite par ailleurs la commande et la régulation du processus de séchage. C'est ainsi qu'il n'est plus nécessaire comme auparavant de réaliser une étude complexe pour définir l'emplacement le plus représentatif des sondes de régulation.
Avantageusement, la phase de mise en température consiste à soumettre la charge de bois à un flux d'air chaud sursaturé en eau, dont la température est sensiblement égale à la température de début de séchage.
A cet effet, on effectue par exemple une atomisation d'eau à 90-95°C dans le flux d'air de séchage.
Un tel mode opératoire permet de réduire de manière très significative la durée de la mise en température de l'intégralité de la charge de bois avant séchage tout en évitant les contraintes mécaniques imposées au bois (collapses, fentes internes) car on opère un transfert de chaleur tout en évitant, ou tout au moins en limitant, le transfert de masse.
Suivant encore une autre caractéristique du procédé de l'invention, la phase de stabilisation et refroidissement est avantageusement réalisée avec de l'air humide, par exemple en effectuant une atomisation d'eau froide ou chaude dans l'air de séchage.
On réalise ainsi un refroidissement accéléré et contrôlé, obtenu par la chaleur latente de vaporisation, ce qui facilite l'homogénéisation de l'humidité dans la masse du bois.
Comme dans la phase de séchage, la circulation de l'air dans les phases initiale de mise en température et finale de stabilisation/refroidissement est assurée en alternance périodiquement à des fins de traitement homogène des deux flancs longitudinaux de la charge de bois.
L'invention a également pour objet un séchoir spécifiquement conçu pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, ainsi qu'une structure de capteur de mesure d'humidité de l'air de séchage spécifiquement conçu pour être utilisé dans ledit procédé, notamment pendant les phases initiale de mise en température et finale de stabilisation et refroidissement au cours desquelles l'air est susceptible d'atteindre un état sursaturé, ledit capteur permettant d'éviter toute condensation d'eau sur lui susceptible de perturber la mesure.
On va maintenant décrire plus en détail le procédé de l'invention, ainsi qu'un mode de réalisation d'une cellule de séchage et d'un capteur de mesure d'humidité de l'air, conformes à l'invention.
A cet effet, on va se référer aux dessins annexés sur lesquels :
  • la figure 1 représente le schéma général d'une installation de séchage de bois mettant en oeuvre le procédé de l'invention ;
  • la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un capteur de mesure de l'humidité de l'air selon l'invention, et
  • la figure 3 illustre une variante de réalisation du capteur de la figure 2.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement en 1 une cellule de séchage de bois sciés se présentant sous la forme de piles 2, au nombre de quatre sur la figure 1, de planches superposées à plat, à la manière habituelle.
La cellule 1 a une forme générale parallélépipédique et la charge de bois 2 est disposée sur un chariot, dans l'axe longitudinal et dans la partie centrale de la cellule.
Sur les flancs de la charge 2 au voisinage du sommet des piles 2 est disposé, dans l'espace entre le bois et les deux parois longitudinales 3 de la cellule, une batterie chaude symbolisée en 4, constituée à la manière connue d'un réseau de conduites, relié par des canalisations 5 à un réseau primaire de fluide thermique 6.
Parallèlement et au-dessus de la face supérieure de la charge 2 est disposé en recouvrement à distance de la charge 2 un faux-plafond 7 définissant avec le plafond 8 de la cellule un espace de circulation d'air de séchage. Au centre de cet espace et en alignement dans l'axe longitudinal de la cellule sont disposés sur toute la longueur de la cellule des ventilateurs (9a, 9b) actionnés par des moteurs électriques 10. Les ventilateurs sont par exemple du type dans lequel la roue travaille avec son rendement nominal dans un sens de circulation et avec un rendement dégradé dans le sens de rotation inverse. Aussi, afin d'obtenir transversalement à la cellule 1 un sens de circulation alterné avec un même débit, tous les ventilateurs étant en fonctionnement, on disposera un ventilateur sur deux avec son sens nominal de circulation inverse de celui de l'autre ventilateur. De la sorte, pour chaque sens de circulation un ventilateur (9a) sur deux aura sa roue entraínée dans le sens normal, cependant que l'autre ventilateur (9b) aura sa roue entraínée en sens opposé du sens nominal.
De préférence, dans chaque couple de ventilateurs, les ventilateurs sont disposés tête-bêche avec un décalage des viroles l'un par rapport à l'autre, axialement, afin d'améliorer les conditions d'écoulement dans le plenum de recirculation, c'est à dire l'espace entre le faux-plafond 7 et le plafond 8 de la cellule 1.
Au voisinage des arêtes supérieures longitudinales de la charge 2 le faux-plafond 7 est muni de souris 11.
Conformément à l'invention, dans l'espace au-dessus de la batterie chaude 4, sur chaque flanc de la charge 2, est constituée une chambre de tranquillisation 13 au droit des angles supérieurs longitudinaux de la cellule 1, à l'aide de ventelles cintrées concaves 14 sur toute la longueur de la cellule.
Les ventelles 14 sont en outre percées dans leur zone centrale de fentes horizontales 15 alignées et sur toute la longueur des chambres de tranquillisation 13.
En regard des chambres 13, dans la zone de raccordement entre l'espace au-dessus de la charge de bois et l'espace sur les flancs de la charge 2 sont disposées d'autres ventelles 16 de profil approprié et positionnées en fonction du profil de vitesse à la sortie du plenum de ventilation. L'association des souris 11 et des ventelles 16 assure la distribution homogène du flux d'air sur la batterie chaude 4, ainsi que sur toute la hauteur du séchoir en évitant une recirculation de l'air dans les couches supérieures de la charge de bois 2.
En 17 sont représentées des cheminées d'admission d'air neuf et d'évacuation des buées, communiquant avec les chambres de tranquillisation 13.
Sur chaque face interne des parois longitudinales 3 de la cellule 1, en regard de la charge 2, est disposée une rampe 18, 19 d'atomisation d'eau sur toute la longueur de la cellule.
Chaque rampe 18, 19 est reliée par des canalisations 20, 21 et une vanne 22, 23 à une installation de fourniture sous pression d'eau en provenance d'une source symbolisée en 24.
La source 24 fournit de l'eau appropriée soit froide et directement via une canalisation 25, soit chaude, après passage dans un bac 26 muni d'un échangeur thermique 27 relié au réseau primaire de fluide thermique 6, via une canalisation 28.
En 29, on a représenté un compresseur d'air destiné à purger les canalisations des rampes d'atomisation 18 et 19 de l'eau contenue, évitant ainsi les dépôts et l'entartrage notamment au niveau des buses.
La prévision des chambres de tranquillisation 13 avec les fentes 15 de soufflage ou de reprise, ainsi que l'aménagement de l'espace au-dessus du plan du fond-plafond 7 en vue d'une distribution homogène des flux d'air sur les flancs de la charge de bois 2, permettent une gestion aéraulique optimale et facilite la commande et la régulation du processus de séchage.
La distribution homogène de l'écoulement à l'entrée de la charge de bois permet en outre de réduire le temps de séchage.
Les ventelles 14 sont placées d'une manière étanche sur toute la longueur de chaque coin supérieur de la cellule 1. Les surfaces respectives des ventelles 14 et des fentes 15 vont déterminées de façon que la surface débitante minimale de chaque chambre de tranquillisation c'est à dire la section perpendiculaire à l'axe longitudinal de la cellule, soit au moins égale à 1,7 fois la somme des sections des fentes 15. La pression à l'intérieur des chambres de tranquillisation 13 est constante ce qui permet d'avoir des vitesses débitantes au niveau des fentes 15 et constantes sur toute la longueur du séchoir.
L'admission d'air neuf et l'évacuation des buées via les cheminées 17 se font ainsi d'une manière uniforme sur toute la longueur du séchoir et il n'existe pas de gradient de température et d'humidité sur toute cette longueur.
Durant la phase séchage, on opère un brassage alterné transversalement à la cellule 1.
A cet effet, dans un sens de brassage, tous les ventilateurs 9a, 9b sont en service et un sur deux (9a) a sa roue entraínée dans le sens nominal cependant que l'autre ventilateur (9b) a sa roue entraínée en sens inverse de son sens nominal.
Pour obtenir l'autre sens de brassage, il suffit d'inverser le sens de rotation de toutes les roues.
L'alternance du brassage est commandée périodiquement, automatiquement, par le programme de pilotage du séchage.
Selon le sens de brassage, les cheminées 17 d'un même côté de la cellule 1 travaillent soit en admission d'air neuf, soit en évacuation des buées.
La phase de séchage proprement dite est précédée, conformément à une autre caractéristique du procédé de l'invention, à une phase de mise en température au cours de laquelle la charge de bois 2 est amenée à la température fixée en début de cycle de séchage en opérant uniquement en transfert de chaleur, sans transfert de masse ou tout du moins en limitant le transfert de masse pour éviter les contraintes mécaniques risquant de provoquer dans le bois des collapses, fentes internes, etc...
Pour cela, on soumet le bois à un flux d'air chaud en état de sursaturation, la température du flux d'air chaud étant égale à la température du début de séchage.
La sursaturation est obtenue grâce aux rampes 18, 19 par atomisation de l'eau à 90-95°C et à une pression et un débit prédéterminés pour assurer son évaporation totale avec présence de vésicules d'eau chaude en pénétrant dans la charge de bois. Cette atomisation est réalisée en mettant en service l'une seulement des deux rampes (18 ou 19), selon le sens de brassage dans le plenum.
Au cours de cette phase de mise en température, on effectue également un brassage en alternance dans les deux sens, en actionnant en conséquence les ventilateurs (9a, 9b) et la rampe d'atomisation correspondante, l'autre rampe étant hors service et inversement.
Toutefois, l'atomisation ne sera effectuée, d'une manière variable, qu'une fraction de la durée totale de la phase de mise en température, par exemple une vingtaine de minutes pour une phase de mise en température d'environ 2 heures, et sous forme de cycles d'atomisation répartis à l'intérieur de ladite phase, suivant la nature du bois, son degré de siccité, etc ...
Les vannes 22, 23 sont bien entendu reliées, ainsi que les vannes des canalisations 25, 28, à une unité de pilotage informatisé (non représentée) à laquelle sont également reliés les divers moyens de commande, de contrôle, et de mesure des divers paramètres intervenant dans le processus de séchage.
A la fin de la phase de séchage, on procède, suivant encore une autre caractéristique du procédé de l'invention, à une phase de stabilisation et refroidissement au cours de laquelle on va effectuer une atomisation d'eau, grâce à l'une des rampes 18, 19, mais, cette fois, avec de l'eau froide ou chaude en fonction de l'essence du bois et en mettant en service l'une des rampes 18, 19, selon le sens de brassage dans le plenum, de manière à permettre son évaporation totale avant pénétration dans la charge de bois 2.
Dans cette phase, on effectue également un brassage en alternance dans les deux sens et l'atomisation sera faite par exemple par cycles répartis sur toute la durée de la phase, la durée totale d'atomisation étant faible en regard de la durée de la phase de stabilisation et refroidissement, par exemple une heure pour une phase de stabilisation et refroidissement de 2 à 3 heures.
La stabilisation accélérée et contrôlée du bois est obtenue par la chaleur latente de vaporisation, ce qui par ailleurs facilite l'homogénéité de l'humidité dans la masse du bois.
Au total, le procédé de l'invention permet non seulement d'améliorer la qualité des bois séchés (absence de gerces ou de fentes en bout), mais également de réduire très sensiblement la durée totale et donc les coûts, du processus de séchage.
La très bonne homogénéité de séchage sur l'ensemble de la charge de bois entreposée dans le séchoir évite ainsi le tri et le pré-séchage d'un volume de bois pouvant d'une manière générale représenter jusqu'à 15 à 20 % du volume total, lorsque l'on recourt aux techniques conventionnelles de séchage.
La présente invention concerne également un perfectionnement à un appareil de mesure de l'humidité de l'air afin de rendre cet appareil tout particulièrement adapté au procédé de l'invention, et permettant, par sa précision et sa fiabilité, d'optimiser les paramètres de séchage.
La figure 2 illustre un mode de réalisation dudit appareil de mesure.
L'appareil, représenté en 30 sur la figure, comprend une enveloppe tubulaire 31 en matériau isolant thermique ouvert à ses deux extrémités et disposé avec son axe parallèle au sens (flèches A) d'écoulement de l'air dont on veut mesurer l'humidité. S'agissant de l'air de séchage, l'appareil est fixé à distance d'une paroi 31, par exemple le plafond 8, de la cellule 1 qui peut bien entendu en comporter plusieurs en différents endroits.
L'enveloppe 31 est à son extrémité amont, selon le sens de l'écoulement A, coiffée d'un capuchon 33 enserrant entre deux plaques perforées 34 un filtre formé d'un matériau hydrophobe 35. Le capuchon 33 est percé en 36 sur sa face d'extrémité pour permettre à l'air de pénétrer à l'intérieur de l'enveloppe 31.
A son extrémité aval, l'enveloppe 31 est coiffée par un capuchon 37.
L'appareil 30 est fixé à la paroi 32 par deux pattes 38 solidaires respectivement des capuchons amont et aval 33, 37.
A l'intérieur de l'enveloppe 31 sont disposés successivement, de l'amont vers l'aval, un moyen dissipateur de chaleur 39, un élément 40 d'homogénéisation de la température du flux d'air interne à l'appareil, un système de mesure 41 et un moyen 42 pour créer à l'extrémité aval de l'enveloppe une dépression propre à créer à l'intérieur de l'enveloppe un débit d'air déterminé.
Le principe de mesure de l'appareil est bien connu, l'invention portant essentiellement sur l'agencement du système de mesure, illustré par la figure 3 qui sera décrite plus loin, ainsi que sur la prévision d'un moyen 42 permettant d'inverser le sens de circulation d'air à l'intérieur de l'appareil.
Le moyen dissipateur de chaleur 39 est par exemple constitué par des résistances électriques ou une ampoule électrique, alimentés par un cordon électrique 43. Le rôle de ce moyen dissipateur est d'abaisser l'humidité relative de l'air à l'intérieur de l'enveloppe 31. La puissance dissipée par le moyen 39 sera déterminée en fonction des paramètres de séchage de façon à augmenter la température de l'ordre de 4°C pour éliminer toute présence d'eau pouvant être entraínée dans le capteur ou l'eau condensée en amont du dispositif de mesure.
L'élément 40 sert à homogénéiser la température du flux d'air avant d'atteindre l'élément sensible 41.
L'élément 40 est par exemple un disque perforé ou diaphragme 44, de diamètre approprié. Un bouclier 45 est disposé en amont de l'orifice central du disque 44.
Le rapport entre le diamètre interne de l'enveloppe 31 et le diamètre du diaphragme 44 est déterminé de façon à être compatible avec le débit d'air désiré circulant dans l'appareil 30.
Le système de mesure 41 est selon un mode de mise en oeuvre connu un ensemble constitué d'un hygromètre de type capacitif à diélectrique polymère, couplé à un capteur de mesure de température. Ces éléments sont raccordés par une gaine 46 à un module 47 d'alimentation et de traitement du signal pour fournir une indication de l'humidité relative HR1 et une température T1.
Le moyen 42 sert à prélever à l'extérieur de l'appareil 30 un flux d'air à mesurer et à le faire transiter à l'intérieur de l'appareil vers le système de mesure 41 avant de l'évacuer à l'extérieur de l'appareil et du séchoir par l'intermédiaire d'une canalisation 48.
Le moyen 42 est par exemple un éjecteur à col sonique fonctionnant à l'air comprimé.
Au lieu de l'éjecteur, on peut prévoir un micro-ventilateur.
La circulation forcée à l'intérieur de l'enveloppe 31 vise également à réduire le temps de réponse du système de mesure 41.
Le fonctionnement de l'appareil 30 est bien connu et ne sera pas décrit en détail.
Il suffit de noter que le paramètre à mesurer, qui est l'humidité relative de l'écoulement (A) dans lequel se trouve l'appareil 30, est calculé à partir des paramètres mesurés par le système 41 à savoir l'humidité relative de l'air à l'intérieur de l'appareil et la température de cet air.
La figure 3 illustre un perfectionnement à l'appareil de la figure 2 consistant, conformément à l'invention, à constituer le système 41 sous la forme d'un ensemble de deux thermomètres dont l'un (50) est destiné à mesurer une température "sèche" de l'air présent à l'intérieur de l'enveloppe 31 et l'autre (51) une température "humide".
Les thermomètres 50, 51 peuvent être réalisés avec des sondes platines, des thermistances ou des thermocouples.
Le thermomètre 51 mesurant la température humide est muni sur sa partie sensible d'une enveloppe poreuse 51 maintenue constamment humide à l'aide d'une mèche 53 plongeant dans un réservoir 54 extérieur à l'enveloppe 31 et alimenté en eau par une canalisation 55 et muni d'un trop-plein 56. Pour éviter tout assèchement de la partie de la mèche 53 entre le réservoir 54 et l'enveloppe 51, le thermomètre 51 étant nécessairement à distance de la paroi de l'enveloppe 31, un puits 57 est ménagé, enveloppant ladite partie de mèche. Ce puits 57 assure par ailleurs le réchauffement de l'eau transitant par la mèche 53 du fait que le puits se trouve dans le flux d'air interne à l'enveloppe 31.
L'humidité absolue de l'air (A) prélevé dans le séchoir et mesurée à l'intérieur de l'enveloppe 31 est fonction, d'une part, de la différence entre la température "sèche" et la température "humide" et, d'autre part, de la température "sèche". L'humidité de l'air de séchage à l'intérieur de l'appareil est calculée à partir de la mesure de ladite humidité absolue dans l'enceinte de l'appareil 30.
Dans certaines conditions d'utilisation du capteur de mesure d'humidité de la figure 3, la sortie de l'éjecteur (42) peut être, conformément à l'invention, obturée partiellement afin d'inverser le flux d'air traversant l'appareil.
Cette inversion peut être faite périodiquement pour éviter l'entrée accidentelle d'eau sous forme liquide dans l'appareil pendant les phases d'humidification (avant et après la phase de séchage proprement dite) ne pénètre dans l'appareil sous forme liquide, l'enceinte (31) de mesure étant pendant la phase de séchage mise en dépression par ledit éjecteur.
Enfin, l'invention n'est évidemment pas limitée aux modes de mise en oeuvre représentés et décrits ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne les moyens pour réaliser les chambres de tranquillisation 13, les moyens assurant la circulation forcée de l'air de séchage, les moyens d'atomisation d'eau (18, 19), ou encore l'agencement du capteur d'humidité (30).

Claims (14)

  1. Procédé de séchage de bois, en particulier de bois sciés en planches disposées en piles adjacentes (2), dans lequel lesdites piles de bois sont disposées dans une cellule (1) de forme générale parallélépipédique à l'intérieur de laquelle on effectue successivement une mise en température, puis un séchage et, enfin, une stabilisation et un refroidissement, ladite cellule (1) comportant une batterie chaude (4), un système de ventilation (9a, 9b) et des cheminées (17) d'admission d'air neuf et d'évacuation des buées, caractérisé en ce qu'il consiste :
    à disposer lesdites piles de bois (2) dans l'axe longitudinal et dans la partie centrale de la cellule (1),
    à placer la batterie chaude (4) dans les espaces entre parois longitudinales (3) de la cellule (1) et piles de bois (2), à hauteur du sommet de ces dernières,
    à constituer entre le plafond (8) et lesdites piles (2) un conduit de circulation horizontale, transversale à la cellule de l'air de séchage, au centre duquel est agencé le système de ventilation (9a, 9b),
    et à constituer à l'aide de ventelles de répartition (14), dans les deux angles supérieurs longitudinaux de la cellule (1), au-dessus de la batterie chaude (4), une chambre de tranquillisation fermée (13) dans laquelle débouchent lesdites cheminées d'admission/évacuation, lesdites chambres de tranquillisation communiquant avec l'espace central de la cellule par des fentes longitudinales (15) de soufflage ou reprise.
  2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, de préférence, la circulation de l'air de séchage transversalement à ladite cellule (1) est assurée en alternant le sens de circulation périodiquement à des fins de traitement homogène des deux flancs longitudinaux de la charge de bois (2).
  3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que pendant la phase de mise en température on soumet la charge de bois (2) à un flux d'air chaud sursaturé en eau, dont la température est sensiblement égale à la température de début de séchage.
  4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que durant la phase de mise en température, la circulation de l'air transversalement à la cellule (1) est effectuée en alternant le sens périodiquement, de l'eau chaude atomisée étant mélangée à l'air sur toute la longueur de la charge de bois (2).
  5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'atomisation de l'eau est réalisée par cycles répartis sur la durée totale de la phase de mise en température, la durée totale d'atomisation étant notablement inférieure à celle de ladite phase.
  6. Procédé suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'eau a une température de l'ordre de 90 à 95 °C et est injectée dans le flux d'air de séchage.
  7. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que pendant la phase de stabilisation et refroidissement on effectue une atomisation d'eau froide ou chaude dans l'air de séchage, la circulation de ce dernier étant effectuée en alternant le sens périodiquement, l'eau atomisée étant mélangée à l'air, sur toute la longueur de la charge de bois (2).
  8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'atomisation de l'eau est réalisée par cycles répartis sur la durée totale de la phase de stabilisation / refroidissement, la durée totale d'atomisation étant notablement inférieure à la durée totale de ladite phase.
  9. Séchoir pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant une cellule (1) de forme générale parallélépipédique, une batterie chaude (4), un système de ventilation forcée (9a, 9b), des cheminées (17) d'admission d'air neuf et d'évacuation et des moyens de commande et contrôle des divers paramètres du processus de séchage, caractérisé en ce qu'il comporte au-dessus de la charge de bois (2) à traiter, un faux-plafond (7) définissant avec le plafond (8) de la cellule (1) un espace de circulation d'air transversalement à la cellule et au centre duquel, tout le long de la cellule, sont disposés les moyens de ventilation (9a, 9b), en ce que ladite batterie chaude (4) est agencée dans les espaces entre la charge de bois (2) et les parois longitudinales (3) de la cellule et à hauteur dudit faux-plafond (7), et en ce que dans les angles supérieurs longitudinaux de la cellule (1) sont ménagées deux chambres de tranquillisation fermées (13) communiquant, d'une part, avec l'extérieur de la cellule (1) par lesdites cheminées (17) et, d'autre part, avec l'intérieur de la cellule par des fentes (15) ménagées parallèlement à l'axe longitudinal de la cellule, sur toute la longueur de cette dernière.
  10. Séchoir suivant la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites chambres de tranquillisation (13) sont délimitées par des ventelles concaves (14) et en ce qu'entre lesdites chambres (13) et la batterie chaude (4) sont disposées des ventelles (16) d'homogénéisation du flux d'air.
  11. Séchoir suivant la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les moyens de ventilation sont constitués de ventilateurs (9a, 9b) alignés dans l'axe longitudinal de la cellule (1) et assurant une circulation dans un sens ou dans l'autre.
  12. Séchoir selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte sur la face interne de chaque paroi longitudinale (3) une rampe d'atomisation d'eau (18, 19).
  13. Séchoir selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, comportant au moins un capteur (30) de mesure de l'humidité de l'air en circulation, constitué d'une enveloppe (31) tubulaire dans laquelle est créée une circulation forcée par un moyen approprié (42), à l'intérieur de ladite enveloppe étant disposés, successivement et dans le sens de circulation de l'air, un moyen (39) dissipateur de chaleur, un élément (40) d'homogénéisation de la température du flux d'air, et un système de mesure de l'humidité (41), caractérisé en ce que ledit système de mesure d'humidité (41) est constitué d'un thermomètre (50) de mesure de la température sèche et d'un thermomètre (51) de mesure de la température humide, dont l'organe sensible est maintenu constamment humide à l'aide d'une mèche (53) plongeant dans un réservoir d'eau (54) et en contact avec une enveloppe poreuse (52) entourant ledit organe sensible, ladite mèche (53) étant munie de moyens (57) anti-assèchement et de réchauffement de l'eau drainée par la mèche.
  14. Séchoir selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit moyen (42) propre à créer une circulation forcée à l'intérieur de l'enveloppe (31) du capteur (30) est susceptible d'inverser le sens de circulation.
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