Атмосферные конвективные сушилки получили наибольшее распространение в промышленности. Их конструкции разнообразны и используются как для периодической, так и для непрерывной сушки.
В периодически действующих установках всю массу материала или изделий загружают в рабочую камеру одновременно с использованием специальных транспортных устройств и приспособлений. В процессе сушки материал остается неподвижным, за исключением некоторых типов камер, где предусмотрено перемешивание его. Температурный и влажностный режимы сушки определяются технологическими условиями. Сушка может производиться в среде воздуха или продуктов сгорания топлива при t ca = const или t ca = var. Сушильные установки периодического действия проще по конструкции и дешевле сушилок непрерывного действия. В них легче обеспечить устойчивый режим, но в то же время наблюдается существенная неравномерность сушки, трудоемки загрузка и выгрузка материала, велики затраты теплоты на аккумуляцию ограждающими стенками.
В машиностроительной промышленности и на предприятиях железнодорожного транспорта периодически действующие сушилки применяют для сушки древесины (пиломатериалов), а также форм, стержней и других изделий в литейных цехах. Удельный расход теплоты в таких сушилках колеблется в широких пределах от 3 500 до 16 000 кДж/кг влаги и зависит от свойств высушиваемого материала и длительности процесса. Эти сушилки строят на небольшую производительность с естественной и искусственной циркуляцией сушильного агента, предпочтительнее – с искусственной.
На рисунке 7 приведены схемы двух камерных сушилок, предназначенных для сушки древесины (досок) с интенсивной поперечной циркуляцией сушильного агента. Они имеют существенные преимущества по сравнению с камерами периодического действия типа ЦНИИМОД, у которых циркуляционные вентиляторы располагаются вдоль камеры на одном валу и приводятся в действие от одного электродвигателя. Прежде всего, сушилки, изображенные на рисунке 7, могут работать при более высоких температурах сушильного агента (t са = 120 ÷ 130 °С); у них достаточная плотность, равномерное распределение сушильного агента по длине и высоте штабеля. Кроме того, каждый из этих типов камер имеет свои дополнительные особенности. В камере ЛТА (рис. 7, а) достигается оптимальная аэродинамика, в ней устранены все острые повороты, все подшипники и электродвигатели находятся вне камеры, доступны для осмотра и ремонта; для подогрева рабочей среды используются более легкие пластинчатые калориферы.
Рис. 7 – Сушильная установка периодического действия для сушки древесины: а – камера с верхним расположением калориферов; б – камера с нижним расположением калориферов; 1 – камера; 2 – штабель; 3 – прижимная решетка; 4 – пластинчатый калорифер; 5 – выпускной клапан; 6 – осевой вентилятор с электродвигателями; 7 –электродвигатели; 8 – ребристо-трубчатый калорифер
В установке ВНИИЖТа но проекту ПКТБ ЦТВР (рис. 7, б) предусмотрено нижнее расположение вентиляторов и калориферов под штабелем. В проходе между камерами размещаются приводные двигатели. При таком расположении вентиляторов и калориферов существенно интенсифицируется аэродинамика движения газовой среды, достигается равномерное обтекание потоком штабеля материала, увеличивается к. п. д. по сравнению с другими камерными сушилками.
В сушилках непрерывного действия однородный материал загружают и выгружают в большинстве случаев с разных концов сушильной камеры непрерывно или с небольшими интервалами. Различают следующие конструкции сушилок этой группы: камерные, коридорные, барабанные, трубчатые, контактные, шахтные, вальцовые, цилиндрические, турбинные, распылительные, с псевдоожиженным слоем, с встречными струями, системы «пневмотранспорт» и другие. Такие сушилки работают по схеме прямотока, противотока, смешенного и поперечного тока, как правило, при вынужденном движении сушильного агента. В прямоточных сушильных установках сырой материал омывается потоком высокотемпературного, но с низким влагосодержанием сушильного агента, а высушенный материал находится в среде низкотемпературного влажного газа. Следовательно, в таких установках снижается потенциал сушки в направлении движения материала и сушильного агента.
Сушилки с движением материала и сушильного агента в одном направлении применяются в случае, если материал во влажном состоянии лучше переносит высокотемпературную сушку, чем в подсушенном, при этом он не должен растрескиваться, подвергаться другим деформациям и качественным изменениям: высушенный материал чувствителен к высоким температурам; материал в конце сушки мало гигроскопичен при высоких значениях φ2. Система противоточного движения может быть применена, если материал не переносит интенсивной высокотемпературной сушки при высокой его влажности; высушенный материал не чувствителен к высоким температурам; материал необходимо сушить до минимального содержания влаги в нем.
При прямоточно-противоточной схеме движения материал перемещается в одном направлении, а сушильный агент подводится в середине сушильной камеры, а отводится с ее торцов, то есть со стороны загрузки и выгрузки материала, или наоборот, подводится с торцов, а отводится в середине. В этом варианте сушки можно выполнить перечисленные выше технологические требования для многих материалов.
Сушилки с перекрестным током применяют в тех случаях, когда материал во влажном и сухом состоянии одинаково хорошо переносит быструю сушку и не чувствителен к высокой температуре, по конструктивным или другим соображениям не может быть применен прямоток или противоток или когда быстрая сушка и малое конечное влагосодержание высушенного материала имеют большее значение, чем удельный расход теплоты и воздуха.
Удельный расход теплоты в сушилках непрерывного действия изменяется в широких пределах от 3 300 до 12 500 кДж на 1 кг влаги. Рассмотрим схемы некоторых сушилок непрерывного действия.