Transcript hygrometrie et conditionnement

TP 1 : HYGROMETRIE ET CONDITIONNEMENT DES MATIERES
TEXTILES
BUT
Le principale but de cette manipulation est de savoir lire et utiliser un hygromètre,
ainsi de savoir trouver la température, l’humidité relative et l’humidité absolue
d’un local où on exerce le conditionnement des matières textiles.
La matière textile quelle que soit sa nature contient toujours un certain
pourcentage d’humidité. Il est utile de connaître ce pourcentage sur la matière
livrée par le filateur pour s’assurer que la masse commerciale facturée est
conforme car à l’occasion des transactions commerciales ces poids sont
susceptibles de varier en fonction des fluctuations du pourcentage d’eau contenue
dans la matière.
Les textiles doivent être vendus à poids conditionné en raison de la variation
rapide et importante de leur teneur en eau en fonction des conditions
atmosphériques. Une opération précise celle du conditionnement, permet de
déterminer le poids réel (commerciale) d’une matière textile.
La différence entre le poids de l’éprouvette avant et après dessiccation permettra
de calculer le taux d’humidité contenue dans la matière.
PRINCIPE
L'hygrométrie peut être facilement corrélée à l'heure du jour, le soleil provoquant
l'évaporation de l'eau de mer. On voit apparaître cet effet clairement sur ce
graphique montrant l'évolution moyenne diurne de l'hygrométrie.
L'humidité absolue est le nombre de grammes de vapeur d'eau présents dans 1 kg
d'air sec, en abrégé geau/kgair sec.
Dans le système d’unités SI, on utilisera le kgeau/kgair sec. Comme symbole, les
lettres "x", ou "w", ou "r" sont généralement utilisées.
Puisque 1 m3 d’air pèse environ 1,2 kg, en ajoutant 20 % à la valeur de l’humidité
absolue, on obtient la quantité d’eau présente par m3 d’air.
Exemple : de l’air à 20°C, 50 % HR, contient 7,36 grammes d’eau par kg, soit
8,83 grammes d’eau par m3.
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L'hygrométrie mesure la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air. Elle
s'exprime en pourcentage de la quantité maximale que peut contenir le volume
d'air considéré, cette quantité maximale dépendant de la pression et de la
température. Plus l'air est chaud et plus la pression est grande, plus l'air peut
contenir de vapeur d'eau.
L’humidité absolue est définie pour l'air humide (ou d'autres gaz) comme sa
teneur en vapeur d'eau. Elle varie entre 0 et +∞ mais est limitée par la quantité
maximale que le gaz peut absorber avant qu'il y ait saturation à la température de
celui-ci.
Nous donnons ci-dessous quelques valeurs indicatives :
On voit donc que, pour des climats "standards", plus la température augmente et
plus l'humidité absolue est élevée (plus l’air peut porter de l’eau à l’état vapeur).
Température Humidité absolue en
[°C]
[geau/kgair sec]
A
à l'extérieur en hiver
(HR = 80 %)
-5
2,1
B
dans un local
(HR = 60 %)
18
7,8
C
dans un local
(HR = 60 %)
20
8,8
D
à l'extérieur en été
(HR = 70 %)
25
14
L'humidité relative de l'air (ou degré d'hygrométrie) s'exprime en %, compare la
quantité d'eau présente dans l'air à la quantité qu'il faudrait pour saturer cet air à
une température donnée. Ce rapport changera si on change la température ou la
pression bien que l'humidité absolue de l'air n'ait pas changée. L'humidité relative
est souvent appelée degré hygrométrique. Elle est mesurée à l'aide d'un
hygromètre.
Ces valeurs d'humidité absolue sont lues sur les ordonnées d'un diagramme de l'air
humide.
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En bonne approximation, sa valeur est proche du rapport entre l’humidité absolue
portée par l’air et l’humidité absolue maximale qu’il peut porter lorsqu’il est
saturé. Ceci donne une signification intuitive à cette grandeur : pour une
température donnée, elle caractérise en somme la faculté que possède l'air
d'absorber encore de la vapeur d'eau avant qu'elle ne condense.
Par exemple, 40 % d'humidité relative signifie que l'air peut absorber encore
beaucoup de vapeur d’eau puisqu’il n’est qu’à 40 % de la saturation. A 100 %, on
est à la limite de la saturation de l'air par la vapeur d'eau, du brouillard apparaît.
Ci-dessous, quelques valeurs d'humidité relative obtenues en chauffant l'air
extérieur qui pénètre dans un bâtiment par les joints de fenêtres ou les ouvertures.
Température Humidité absolue Humidité
Remarques
[°C]
[geau/kgairsec]
relative [%]
automne
(matin)
6,5
6
100
brouillard
ou pluie
B automne
10
6
79
brouillard
ou brume
C chauffé à
15
6
57
D chauffé à
18
6
47
E chauffé à
20
6
41
A
Les courbes d'humidité relative sont aisément identifiables sur le diagramme de
l'air humide.
La température de rosée est le degré de température à partir duquel une partie
de la vapeur d’eau contenue dans un volume d’air passe de l’état gazeux à l’état
liquide (condensation). Unité de mesure : degré Celsius
Imaginons de l’air qui serait refroidi, tout en gardant son humidité absolue
constante. Cet air va perdre de plus en plus la faculté de porter de l’eau à l’état
vapeur. Au moment où tout l’air sera saturé, et que diminuer encore la température
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L'hygrométrie est variable dans l'espace et dans le temps, à l'échelle de quelques
heures voire moins (par exemple quand il pleut ou quand la rosée se forme) et nonuniforme à l'échelle de centaines de mètres, voire parfois du mètre de sorte qu'il
est impossible de définir des propriétés standard de l'air ambiant. L'humidité de
l'air est principalement influencée par la quantité d'eau disponible, la température
et les courants atmosphériques.
engendrerait la condensation partielle de la vapeur d’eau, on sait que l’on a atteint
la température de rosée de l’air. Son symbole est θr ou tr. Sur le diagramme de l’air
humide, la température de rosée d’une ambiance correspond à l’intersection entre
l’horizontale du point d’ambiance et la courbe de saturation.
1ère PARTIE
Avant l’arrivée des appareils de mesure électroniques, le thermomètre dit "à bulbe
humide", ou psychromètre permettait de mesurer le taux d’humidité d’un local. Le
procédé est le suivant :
Deux thermomètres sont soumis à un flux d’air forcé. Le premier indique la
température de l’air de l’ambiance. Le deuxième est entouré d’ouate humide.
L’air qui entre dans l’ouate s’humidifie. Il se refroidit également puisque l’eau
s’évapore et prélève la chaleur de vaporisation nécessaire dans l’air.
Connaissant la température à la saturation et la température normale, on peut
déduire le taux d’humidité relative de l’air sur le diagramme.
Le symbole de la température humide est θh ou th. Il est possible également de
calculer cette valeur.
DESCRIPTION DU MATERIEL
Le travail est divisé en deux parties, dans la première on utilise des hygromètres et
des psychromètres différents pour déterminer les températures et les différentes
valeurs d’humidité de la salle et dans la deuxième partie, consiste à utiliser un
autre type d’appareillage spécial pour les matières textiles pour trouver le taux de
reprise, la masse sèche et la masse commerciale d’un lot de fibres textiles qui sont
conditionnées dans cette même salle.
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La température bulbe humide ou température humide est la température
indiquée par un thermomètre dit "à bulbe humide", ou psychromètre recouvert
d’une mèche imprégnée d’eau. Avant l’arrivée des appareils de mesure
électroniques, il permettait de mesurer le taux d’humidité d’un local. Les
températures humides sont toujours inférieures aux températures sèches et le seul
cas contraire est avec une humidité relative de 100%.
Les autres moyens de mesure de la température et de l’humidité donnent
directement des valeurs analogiques ou numériques.
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2ème PARTIE
Un appareil « BRANCA » de mesure d’humidité est employé pour déterminer
l’humidité contenue dans la matière textile. Des poids pour déterminer la masse
de la matière textile seront aussi utilisés.
MODE OPERATOIRE :
Les taux de reprise conventionnels de conditionnement Tc, qui représentent le
pourcentage légal d’absorption d’eau, dans les conditions normalisées de
laboratoire (T=20°C, et H.R = 65%) sont utilisés pour le calcul de la masse des
fibres contenues dans un produit textile. Voici quelques valeurs :
-
Laines et poils :
o Fibres cardées : 18.25%.
o Fibres peignées : 17%.
o Laine brute
: 15%.
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1- Vérifier le zéro de la balance (réglage avec les vis (9)).
2- Mettre le premier échantillon à sécher dans le panier et le peser en
mettant les poids correspondants. La matière doit être bien ouverte pour
faciliter la dessiccation.
3- Actionner le levier (1) pour bloquer la balance, puis dégager la chaîne (4)
du crochet et mettre le panier dans la place spéciale prévue dans le bas de
la chambre de séchage.
4- Vérifier que la porte (12) et la vanne pour la régulation de l’air de
ventilation (13) sont fermées.
5- Tourner le commutateur (10) à gauche pendant quelques minutes, puis à
droite et attendre jusqu’à ce que la température intérieure ait atteint une
valeur déterminée (regarder au thermomètre (14), ouvrir la vanne (13) de
façon que l’étuve soit ventilée. Cette ventilation doit assurer un
renouvellement de l’air de l’étuve au moins 15 fois par heure. Les
températures de dessiccation dans l’étuve sont :
o 105 °C ± 2°C pour tous les textiles sauf la soie naturelle.
o 140 °C ± 2°C pour la soie naturelle.
6- Attendre 15 minutes, puis mettre le commutateur (10) à la position zéro.
Remettre la chaîne (4) dans le crochet (5), peser la matière en débloquant
la balance.
7- Enlever la chaîne du crochet et remettre le commutateur en marche,
attendre encore 15 minutes et refaire l’essai.
8- La dessiccation est considérée comme terminée lorsque la différence
entre deux pesées successives à 15 minutes d’intervalle est inférieure à
1/2000 de la masse de l’éprouvette (0.1 g si la masse initiale est de 200g).
9- Refaire le même essai pour le deuxième échantillon.
-
Soie : 11%.
Coton : fibres normales : 8.5%.
Lin et chanvre : 12%.
Jute : 17%.
Acétate de cellulose : 9%.
Tri acétate de cellulose : 7%.
Viscose: 2%.
Polyamides 6 et 6-6 :
o Fibres discontinues : 6.25%.
o Filaments : 5.75%.
Polyester :
o Fibres discontinues : 1.5%.
o Filaments : 3%.
Avec :
o
m0 : masse initiale de l’éprouvette.
o
o
o
o
o
m S : masse déshydratée de l’éprouvette.
M 0 : masse initiale du lot (1 Kg).
M S : masse sèche du lot.
M C : masse commerciale.
TC : taux conventionnel de conditionnement.
TRAVAIL A FAIRE
1ère PARTIE
Taux de reprise : C’est la quantité d’eau pour 100g de matière anhydre
t% =
Mo − MS
m − mS
× 100 = o
× 100
MS
mS
Teneur en eau : C’est la quantité d’eau pour 100g de matière humide
q% =
M0 − MS
m − mS
× 100 = o
× 100
M0
m0
⎛ 100 + Tc ⎞
MC = MS ×⎜
⎟
⎝ 100 ⎠
mS
× M0
Avec : M S =
m0
2- Faire le suivi de la température, de l’humidité relative et de l’humidité absolue
chaque 8 mn en utilisant les différents thermo-hygromètres et en choisissant des
emplacements différents. (10 valeurs)
3- Avec le thermo-hygromètre « DICKSON » faire le suivi de la température et de
l’humidité avec des pas de 8 minutes. Expliquer l’utilité de ces enregistrements.
(10 valeurs)
2ème PARTIE
1- Peser l’échantillon à tester.
2- Faire la déshydratation de l’échantillon.
3- Déterminer la masse sèche de l’échantillon.
4- Déterminer la masse d’eau contenue dans l’échantillon :
me = mo − m s
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Masse commerciale du lot : Elle est calculée en majorant la masse déshydratée
(sèche) du lot, du taux conventionnel de conditionnement selon la formule :
1-Faire le suivi de la température sèche TS et humide TH en utilisant « le
thermomètre SDL International » chaque 15 mn. En utilisant la règle graduée,
déterminer l’humidité relative pour chaque couple de valeur.
5- Calculer le taux de reprise t% et la teneur en eau q% de l’échantillon.
6- Calculer la masse sèche du lot.
7- Calculer la masse commerciale du lot.
8- Donner la différence entre les masses nette et commerciale du lot en g et en %.
10-Conclusion
Donner vos commentaires et conclusions sur les résultats obtenus et les matières
testées.
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