Principes du four à vide
Les fours sous vide provoquent l'évaporation à basse température, mais ils nécessitent néanmoins de la chaleur, et cette chaleur est difficile à fournir en raison du vide. Voici une explication. 29 juillet 2011
Question
En lisant quelques petits projets de séchoirs à vide, j'ai trouvé un article où quelqu'un disait utiliser un séchoir à vide
Wood-Mizer et tirer environ 200 litres, soit environ 20 cm de vide (selon l'article). Je crois comprendre que ces séchoirs à vide commerciaux chauffent également le bois.
Il me semble que l'objectif ici est de transformer l'eau contenue dans le bois en vapeur, et ainsi de vider le bois. Pour ce faire, on crée un vide qui abaisse la pression atmosphérique autour du bois. Or, plus la pression atmosphérique est basse, plus la température d'ébullition de l'eau est basse.
J'ai donc fait quelques recherches supplémentaires et je vois que si je peux tirer 28 pouces de vide, l'eau bouillira à 100 degrés F. Si je peux tirer plus que cela, je n'aurai pas besoin de chauffer mon bois (devoir chauffer le bois ajoute simplement plus de complexité au puzzle).
J'ai construit une toute petite chambre qui aspire environ 75 cm de vide. Si mon atelier est chauffé à 21 °C, l'eau bout sous 74 cm de vide… Il semble donc que mon atelier soit suffisamment chaud et que le vide soit suffisant pour que le bois de ma chambre puisse évacuer son eau sous forme de vapeur, sans avoir à utiliser de couvertures chauffantes ou autres.
Est-ce que je suis sur la bonne voie ? Je souhaite créer suffisamment de vide pour ne pas avoir à chauffer le bois.
Réponses du forum
(Forum Sciage et Séchage)
Du contributeur K :
Désolé, la physique est un frein. En extrayant de la vapeur d'eau, l'évaporation refroidit le bois. Ce procédé permet de faire descendre le bois à des températures inférieures ou égales à zéro. Le bois plus froid (et l'eau plus froide qu'il contient) s'évapore beaucoup plus lentement. Il faut donc ajouter de la chaleur. Mais c'est difficile, car le bois est sous vide (partiel). La chaleur ambiante (la température extérieure du four à vide) pénètre très lentement à cause du vide (comme dans un thermos). Il faut donc installer une source de chaleur radiante, comme des fils de grille-pain ou un rayonnement micro-ondes, à l'intérieur du four. Il est indispensable d'utiliser de la chaleur dans un four à vide.
De la part du questionneur initial :
Est-ce que quelques grosses ampoules pourraient faire l’affaire ?
Du professeur Gene Wengert, conseiller technique du forum :
Sans air pour transporter la chaleur au bois, comment se fera le transfert de chaleur, surtout si vous avez une pile de bois ? De plus, même sous vide, il faut 1 000 BTU par livre d'eau évaporée, ce qui représente une quantité considérable d'énergie.
Notez que toutes les essences ne sont pas suffisamment poreuses pour permettre à la vapeur de circuler facilement. Si vous avez des essences poreuses et non poreuses dans la même charge, voire dans la même pièce, il semblerait que les teneurs en eau finales puissent varier considérablement.
Si vous souhaitez éviter les couvertures, etc., vous pouvez peut-être utiliser le vide alterné et la pression atmosphérique avec de l'air chaud fourni à la température atmosphérique.
Du contributeur S :
Est-ce la raison pour laquelle des sources d'énergie transmissibles ont été étudiées pour permettre le transfert d'énergie vers le bois afin de compenser la perte d'énergie par évaporation ? Par exemple, le chauffage par induction ou par radiofréquence ?
De la part du questionneur initial :
Comment le soleil fait-il cela ?
Dites-vous qu'il est possible de trop sécher le bois ?
Concept intéressant, mais l'air chaud peut provoquer un séchage inégal du bois, fissuration des extrémités.
Du contributeur T :
Imaginez le Soleil comme une explosion nucléaire en cours. Ce n'est pas tout à fait exact, mais suffisamment proche pour illustrer. Cette fusion nucléaire émet un rayonnement électromagnétique. L'énergie rayonnante n'a pas besoin de milieu pour la traverser, contrairement à la convection ou à la conduction.
Il y a bien plus à dire, mais je n'essaierai pas de m'étendre sur le sujet, car j'ai oublié la plupart des détails. Voilà donc la solution pour les fours à vide. Une fois le vide ramené à 76 cm de mercure, on déclenche un dispositif thermonucléaire extrêmement petit à l'intérieur de la chambre. Il évaporera toute l'eau libre et liée. S'il est trop grand, il évaporera tout le bois, la chambre, l'opérateur et les environs. Soyez donc prudent lors du calcul du rendement.
Du professeur Gene Wengert, conseiller technique du forum :
Le soleil chauffe grâce au rayonnement émis, mais dans l'espace, il ne chauffe que la surface touchée par l'énergie. Sans air, il n'y aurait pas de chauffage à l'intérieur de la cheminée.
Vous constaterez un séchage excessif ou insuffisant d'une pièce à l'autre et au sein d'une même pièce. Le séchoir du contributeur D résout ce problème, mais d'autres que j'ai vus et utilisés ne le font pas, à l'exception du Vacuum-Therm.
L'oscillation entre le vide et l'atmosphère doit être effectuée avec précaution. L'humidité atmosphérique est importante.
Du contributeur K :
Vous êtes sur la bonne voie en utilisant des ampoules (à incandescence). Elles rayonnent presque toute leur énergie dans l'infrarouge, ce qui est exactement ce qu'il faut. Il faudrait éclairer le bois uniformément pour obtenir un séchage uniforme, et la quantité de chaleur utilisée pour le sécher sera à peu près la même qu'avec un séchoir électrique. Le problème, c'est que les ampoules ne sont pas conçues pour fonctionner sous vide ; si elles sont à l'intérieur du récipient, elles risquent donc de se casser. Vous pouvez certainement essayer.
Un autre problème est que, lors du séchage du bois, vous pompez non seulement de l'eau, mais aussi un mélange d'autres produits chimiques volatils et corrosifs qui peuvent endommager votre pompe à vide selon sa conception. Gardez cela à l'esprit.
De la part du questionneur initial :
Mon plan est d'utiliser une valve Venturi pour aspirer le vide, donc pas de corrosion sur une pompe à vide.
Du professeur Gene Wengert, conseiller technique du forum :
Pourquoi utiliser une ampoule ? Pourquoi ne pas utiliser une bande chauffante ou un simple radiateur électrique ? 100 watts = 341 btu/h. Les ampoules servent à éclairer et non à produire de la chaleur. De plus, les radiateurs de 1 000 btu sont très économiques. Par ailleurs, 500 bf de bois vert nécessitent environ 3 millions de btu pour sécher, y compris les pertes de chaleur du bâtiment. Mais n'oubliez pas que sans air, il est impossible de transférer la chaleur d'une ampoule ou d'un radiateur. C'est pourquoi les chambres à vide utilisent des plaques ou des couvertures chauffantes en contact étroit avec le bois, ou utilisent la radiofréquence.
Le Vacu-Therm, qui utilise l'alternance du vide et de l'atmosphère, fonctionne bien. L'essentiel réside dans la durée du cycle et la quantité de chauffage.
Dans tout système, la vitesse de séchage peut être contrôlée (ou doit l'être) pour en contrôler la qualité. C'est ce facteur qui détermine le bon ou le mauvais fonctionnement des séchoirs sous vide commerciaux. Quelle est la vitesse de séchage sécuritaire ? Quelle quantité de bois est détruite avant que ce chiffre ne soit déterminé ?
Du contributeur T :
Il y a environ 3 ans, je suis tombé sur le site d'un club de tourneurs sur bois et j'ai lu un article d'un de leurs membres qui avait construit un très petit four à vide.
Il séchait de très petits blocs de bois. Je ne me souviens plus de ce qu'il fabriquait, mais c'était un produit de niche qu'il vendait avec succès, et c'est pourquoi il cherchait un moyen de sécher ses ébauches rapidement. Dans l'article, il avait fourni toutes les informations nécessaires, y compris de très belles photos de son four.
Il a vanté son efficacité. Il m'a semblé quelqu'un qui n'avait qu'une compréhension très sommaire des principes impliqués, et c'est peut-être pour cela qu'il n'a pas hésité à se donner tant de mal pour le construire. Parfois, on en sait trop. Il a abordé la question du transfert de chaleur dans le vide et a dit qu'il était conscient que, même si son bois était dans un quasi-vide, il y avait encore de l'air à l'intérieur et que son ventilateur déplacerait le peu d'air présent et transférerait la chaleur à travers le bois.
Du contributeur D :
Utilisez la suggestion de Gene concernant le vide discontinu. C'est très simple :
insérez une sonde de température (RTD) dans un bloc de bois et vous obtiendrez des temps de cycle presque parfaits.
Du contributeur R :
Je me demandais si on pouvait utiliser les grilles de résistance vendues pour le scellement du mortier, pour chauffer un sol de salle de bain en céramique. Ajouter des couches de ce type entre les planches ? Elles doivent dépasser la température du corps pour être chaudes. Je réfléchissais ?
Du contributeur D :
La grille de résistance pourrait poser le même problème que celui rencontré par
Wood-Mizer avec son séchoir sous vide. Dans les zones où le bois est relativement sec, il peut devenir très chaud. Dans les zones où le taux d'humidité est relativement élevé, le bois se refroidit par évaporation. Tout cela entraîne des problèmes de contrôle de la température et des variations du taux d'humidité.
Du professeur Gene Wengert, conseiller technique du forum :
Pour compléter les commentaires du contributeur D, j'ai utilisé un séchoir à vide
Wood-Mizer pendant un an et nous n'avons pas fait de feu, mais le bois était très carbonisé à plusieurs reprises, à quelques endroits. Notez que ce chauffage irrégulier se produisait également dans les séchoirs à vide/RF que j'ai vus en Caroline du Sud. En fait, dans tous les séchoirs que j'ai vus ou utilisés (à l'exception du séchoir Vacuum-Therm et du contributeur D), l'irrégularité de la teneur en eau finale a été un problème.
