CH121417A - Vorrichtung zum Wärmeaustausch. - Google Patents
Vorrichtung zum Wärmeaustausch.Info
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Description
Torrichtung zum Wärmeaustausch. Gegenstand der Erfindung ist eine Vor richtung zum Wärmeaustausch zum Beispiel zwischen gasförmigen, dampfförmigen oder flüssigen Körpern, bei der ein in einem Ge häuse drehbar gelagerter, mit Rippen ver- sehener Wärmeaustauschkörper vorgesehen ist. Die Zeichnung veranschaulicht die Vor richtung inbeispielsweisen Ausführungsformen. Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform im Längs schnitt, während Fig. 2 einen Querschnitt durch diese darstellt; Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform im Längsschnitt, während Fig.4 eine Draufsicht auf diese darstellt; Fig. 5 und 6 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform im Längsschnitt und im Querschnitt, teilweise in Ansicht; in Fig. 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform in ähnlicher Weise dargestellt; Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung nach der Linie A-B der Fig. 10, die einen Querschnitt nach der Linie C-D in Fig. 9 darstellt; Fig. 11 veranschaulicht eine weitere Ausführungsforrn des Erfindungsgegenstandes im Längsschnitt, während Fig. 12 eine Seiten ansicht bei abgenommenem Deckel darstellt; Fig. 13 zeigt einen lotrechten, achsialen Längs schnitt einer Wärmeaustauschvorrichtung. Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Aus führungsform der Vorrichtung dient zum Aus tausch der Wärme zwischen Gasen. Der drehbare Heizkörper besteht aus Blechringen 1, die durch Distanzringe 2 in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten und mittelst Schraubenbolzen 3 an einer Scheibe 4 befestigt sind. Diese ist mittelst Schrauben 5 an einer Nabe 6 befestigt, die auf einer in Lagern 7 drehbaren und mittelst einer Riemenscheibe 8 antreibbaren Welle 9 sitzt. Der Heizkörper ist von einem Gehäuse 10 umschlossen, das eine Gaseintrittsöffnung 11 und eine Gas austrittsöffnung 12 aufweist. In die Mitte des trommelförmigen Heizkörpers ragt von der Seite ein Stutzen 13 hinein, der mit radialen Flügeln 14 besetzt ist. Wenn das wärmeabgebende Gas beispiels weise durch die Gaseintrittsöffnung 11 ein tritt und nach Umströmung des rotierenden Heizkörpers, der die Gasteilchen im Sinne der punktiert eingezeichneten Pfeile mitreisst, durch die Gasaustrittsöffnung 12 austritt, so nimmt der rotierende Heizkörper die Wärme von den heissen Gasen auf und die Blechringe leiten diese Wärme ins Innere des Zylinders. Die zwischen den Blechringen 1 befindlichen innern Räume, in denen sich die von aussen zuströmende kalte Luft rasch erwärmt, werden infolge der Schleuderwirkung immer wieder mit kalter Frischluft erfüllt, die die bereits erwärmte Luft herausdrängt und in den nächsten, der Scheibe 4 näher gelegenen Ringraum hinüberleitet. Die erwärmte Luft tritt dann durch den Stutzen 13 aus. Bei der Ausnützung der Wärme von Heizgasen bei Kesselfeuerungen oder sonstigen Industrie feuerungsanlagen ist es von Vorteil, wenn die vom Gas mitgeführten Verunreinigungen, wie Russ, Flugasche und dergleichen beseitigt werden, was dadurch möglich ist, dass im Gehäuse 10 der Vorrichtung ein Schlitz 14 angebracht ist, der mit einer Kammer 15 verbunden ist, aus der die Verunreinigungen mit Hilfe einer Schnecke 16 oder einer andern Vorrichtung ohne Wärmeverluste abgeführt werden können. Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform bestehen die Heizrippen aus einem schraubenförmig gewundenen Metall streifen 17, wobei zur Aufrechterhaltung des Abstandes zwischen den Windungen ein gleichfalls schraubenförmig gewundenes Flach eisen 18 eingelegt ist. Der Heizkörper sitzt mittelst Armkreuzen 19 auf der Welle 20, die mit Hilfe einer Riemenscheibe 21 antreib- bar ist. Das Gehäuse 22 hat einen Gasein- trittsstutzen 23 und einen Gasaustrittsstutzen 24. Zur Hindurchbewegung der Luft durch den Heizkörper dient ein Flügelrad 25 und zum Austritt der erwärmten Luft ist ein Austrittsstutzen 26 vorgesehen. Die durch den Stutzen 23 eintretenden Gase werden infolge der schraubenförmigen Gestalt der Heizrippen in achsialei, Richtung gegen den Austrittsstutzen 24 gedrängt, während die in entgegengesetzter Richtung strömende Luft durch das Flügelrad<B>25</B> bewegt wird. Bei dieser Einrichtung können besondere Gebläse zur Förderung der heissen Gase entfallen. Der Heizkörper kann auch in Guss hergestellt sein, in welchem Falle die Windungen der Rippe innen und aussen eine entgegen gesetzte Steigung haben können. Bei der Drehung des Heizkörpers kann in diesem Falle die Gegenstrombewegung der beiden Medien ohne jedes Flügelrad erzielt werden. Bei der in Fig.5 und 6 dargestellten Ausführungsform, die zur Übertragung der in heissen Gasen enthaltenen Wärme an Flüssig keiten dient, besitzt der drehbare Heizkörper zwei Kammern, die aus mittelst hohler Zapfen 27 gelagerten Hauben 28 bestehen, die mit an einem Wellenstück 29 befestigten Scheiben 30 verbunden sind. In die Scheiben 30 sind Heizrohre 31 eingebaut, die mit Rippen versehen sind. Zum Antrieb des Heiz körpers dient eine Riemenscheibe 32. Das Gehäuse 33 ist mit einem Einlass 34 und einem Auslass 35 für die heissen Gase ver sehen. Zur besseren Führung der Gase ist eine Ablenkklappe 36 eingebaut, die dem Bedarf entsprechend eingestellt werden kann; es können auch mehrere solche Klappen vor gesehen sein. Die Zapfen 27 dienen zur Zu fuhr und Abfuhr der Flüssigkeit und sind mittelst Stopfbüchsen 37 abgedichtet. Wenn sich der Heizkörper in rascher Drehbewegung befindet, so geht die in den Rauchgasen ent haltene Wärme rasch auf die Heizrohre 31 über, welche die Wärme auf die durch die Heizrohre fliessende Flüssigkeit übertragen. Infolge des Unterschiedes der spezifischen Gewichte von Flüssigkeiten verschiedener Temperaturen wird die in den Heizrohren erwärmte, infolgedessen leichtere Flüssigkeit durch die Fliehkraftwirkung des sich rasch drehenden Heizkörpers von der kalten, schwe reren Flüssigkeit verdrängt, so dass die Flüs sigkeit fortwährend angesaugt und weiter befördert und eine Pumpe erspart wird. Die in Fig. 7 und 8 dargestellte Aus führungsform der Vorrichtung ist ganz ähnlich der soeben beschriebenen, von der sie sich nur dadurch unterscheidet, dass die eine Kammer aus einem Armkreuz 38 besteht, zwischen dessen Armen das wärmeabgebende Gas ins Innere des Gehäuses 39 gelangen kann. Dieses Gehäuse ist nur mit einem Auslassstutzen 40 für die Rauchgase versehen und wirkt ähnlich; wie ein Schleudergebläse, wobei die Heizrohre 41 die Gebläseflügel ersetzen. Statt der Hauben können aber auch gebogene Heizrohre auf zwei Naben befestigt werden, die auf einer hohlen Welle sitzen. Die in Fig. 9 und 10 dargestellte Wärme austauschvorrichtung besitzt zwei drehbar gelagerte Ringkörper 51, die miteinander durch die rohrförmigen Glieder 52 verbünden sind. Die Einströmung der zu erwärmenden Flüssigkeit erfolgt durch einen hohlen Stutzen 52 und die an ihn angeschlossenen, gleichfalls hohlen Arme 54, während die Arme 54 des andern Ringes 51 und der Stutzen 55 zur Ableitung der Flüssigkeit dienen. Die in einer radialen Reihe stehenden Glieder 52 sind mittelst gemeinsamer Rippen 56 verbunden, wodurch eine wirksame Ver steifung der Glieder gegen die durch die Fliehkraftwirkung bedingte Durchbiegung er zielt wird. Die durch die Arme 54 gebildeten Armkreuze sind in der Mitte mittelst eines Wellenstückes 57 verbunden. Auf der der Gaseintrittsseite gegenüber liegenden Wand des Gehäuses 58 .befindet sich ein zylindrischer Stutzen 59, der bis an den Ringkörper 51 heranreicht und dessen Mantel von Schlitzen 60 durchbrochen ist (Fig. 10). Innerhalb dieses Stutzens 59 ist ein Drehschieber 61 angeordnet, dessen Schlitze 62 die gleiche Form und Anordnung haben, wie die Schlitze 60. Der Drehschieber 61 ist mit Hilfe eines Handhebels 63 beliebig einstellbar, so dass es möglich ist, den Durch gangsquerschnitt zu regeln. Die regelbaren Öffnungen im Stutzen haben den Zweck, einen Teil der heissen Gase, die bei der Drehung des Heizkörpers in das Gehäuse geschleudert wurden, noch einmal im Sinne der eingezeichneten Pfeile vom Heizkörper ansaugen zu lassen, so dass die Gase wieder holt mit den Gliedern 52 in Berührung kommen und dadurch eine Steigerung des Heizeffektes bewirken. Die Flüssigkeit bewegt sich im Gegenstrom im Sinne der eingezeich neten Pfeile durch die Hohlräume des Heiz körpers. Durch die Steigerung der Gasge- schwindigkeit wird auch dann ein günstiger Effekt erzielt, wenn die Temperatur der Gase eine verhältnismässig niedrige ist. Bei der in Fig. 11 und 12 dargestellten Ausführungsform der Wärmeaustauschvor- richtung ist die Welle 81 des drehbar gela gerten Heizkörpers mittelst hohler Zapfen 82, 83 gelagert, die zum Ein- und Austritt von Flüssigkeit oder Dampf dienen. Zum Antrieb ist eine Riemenscheibe 84 vorgesehen. Die Welle 81 ist ausserdem mit hohlen Speichen 85, 86 ausgestattet, deren Hohlräume in die hohlen Felgenkränze 87, 88 münden, die durch die Rohre 89 des Heizkörpers mitein ander verbunden sind. Auf den Rohren 89 sitzen sektorförmig geteilte oder ringförmige Heizrippen 90. Der Heizkörper ist in achsialer Richtung in drei nahezu gleiche Teile geteilt, was mit Hilfe einer an der Welle befestigten, ringförmigen Scheidewand 91 und einer am Umfang des Gehäuses 92 innen angeordneten Scheidewand 93 erzielt wird. Der Eintritt des zu erwärmenden, flüssigen oder dampfförrnigen Mittels erfolgt durch den Zapfen 82, während der Eintritt der Heizgase durch den Stutzen 94 erfolgt. Die angesaugten Heizgase werden zunächst durch den vor der Scheidewand 91 liegenden Teil des' Heizkörpers in den vor der Scheidewand 93 liegenden Teil des Ge häuses 92 geschleudert, wo ein Überdruck entsteht. Da auch die hinter der Scheidewand 93 befindlichen Gase nach aussen geschleudert werden und durch den Stutzten 95 austreten, entsteht in dem hinter der Scheidewand 91 gelegenen Raum des Heizkörpers ein Unter druck, so dass durch den mittleren Abschnitt des Heizkörpers die Heizgase von aussen nach innen strömen, wie dies aus Fig. 11 ersicht lich ist. Die Wirkung der Fliehkraft in den beiden äussern Abschnitten überwindet die Wirkung der Fliehkraft im mittleren Abschnitt, so dass die angestrebte Strömung erzielt wird. Da die beiden Mittel die Wärmeaustausch vorrichtung im Gegenstrom durchfliessen, wird eine sehr günstige Leistung erreicht. Statt der im gewählten Ausführungsbeispiel ange gebenen drei Abschnitte können auch mehr als drei Abschnitte vorgesehen sein. Die in Fig. 13 dargestellte Ausführungs form der Vorrichtung bezweckt vor allein die Behebung jenes sich im neuzeitigen Kesselbau, insbesondere bei Hochdruckkesselanlagen un angenehm fühlbar machenden Mangels, dass die Abgase den Kessel mit sehr hohen Tem peraturen verlassen, weil das zur Verdampfung bestimmte .Wasser im Kessel schon eine ausserordentlich hohe Temperatur (250-300 C) besitzt. Da einerseits der Bau von Ekonornisern für hohe Drücke mit bedeutenden Schwierig keiten verbunden ist, anderseits die Vor- wärmung der Verbrennungsluft die Verheizung der Brennstoffe sehr günstig beeinflusst, ist es vielfach versucht worden, statt Speise wasservorwärmern Lufterhitzer zu verwenden. Diese Versuche führten aber zu keinem Er folg, weil die heutigen Rostanlagen keine hohen Lufttemperaturen vertragen, so dass es ganz ausgeschlossen ist, die heissen Abgase mit Hilfe eines Lufterhitzers praktisch restlos auszubeuten. Es wurde auch versucht, einen Abhitzekessel, welcher reit niedrigem Druck betrieben wird, in den Grasstrom zwischen Hochdruckkessel und Ekonomiser bezw. Luft vorwärmer einzuschalten. Auch dieser Versuch musste misslingen, weil die Kosten der Anlage viel zu hohe sind. Die Vorrichtung nach Fig. 13 ermöglicht nun eine restlose Verwertung der heissen Kessel- oder Ofenabgase. Die Vorrichtung besitzt ein Gehäuse 101, das innen durch Scheidewände 102 in Ab schnitte geteilt ist und in dein ein Heizkörper drehbar gelagert ist. Dieser Heizkörper ist mit einer von beiden Seiten angebohrten Welle 103 versehen, die in ausserhalb des Gehäuses angeordneten Lagern 104, 105 ruht. Die hohlen Enden der Welle stehen durch hohle Arme 106, 107 mit den Wasserkammern 108, 109 in Verbindung. Die Wasserkammern weisen einander gegenüberliegende Bohrungen auf, in welche die Enden der mit Rippen 110 versehenen Rohre 111 eingewalzt sind. Auf der Welle sitzen Scheiben 112, 113, 114, die zur Führung des Heizmittels im Gegenstrom dienen. Die hohlen Arme 107 tragen einen Saugring 115, der an einem Ende mit der Scheibe 114 verbunden ist und an dessen anderes Ende sich ein Saugstutzen 116 zum Ansaugen der heissen Gase anschliesst. Die Öffnung 117 des Gehäuses 101 ist weiter als die Mündung des Saugstutzens, so dass innerhalb der Wasserkammer 109 ein Ring querschnitt übrigbleibt, durch den ausserhalb des Saugringes 115 von aussen frische Luft zwischen den hohlen Armen 107 hindurch gesaugt wird, die sich an den Rippen 110 des Heizkörpers erwärmt und das Gehäuse durch den Stutzen 118 verlässt. Die heissen Gase strömen durch den Saugstutzen<B>116</B> und treten zwischen den Armen 107 und durch den Saugring 115 hindurch in die Wärmeaustauschvorriehtung, durchströmen diese in der Richtung der eingezeichneten Pfeile und treten durch den Stutzen<B>119</B> aus. Das zu erhitzende Wasser strömt durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Stopf- biichse in das die Antriebsriemenscheibe 120 tragende hohle Ende der Welle 103 ein, durchströmt die Arme 106, die Wasserkammer 108, die Rohre 111, die Wasserkammer 109, die Arme 107 und tritt durch das den Saug stutzen 116 durchsetzende hohle Ende der Welle 103 aus. Infolge der überaus günstigen Wärmeausnutzung der Abgase kann es vor kommen, dass diese unter den Tauprinkt ab gekühlt werden. Es besteht daher die Gefahr, dass in der letzten Abteilung der Wärme austausehvorrichtung, wo die Gase die nied rigste Temperatur haben, Rostbildung auftritt. Aus diesem Grunde ist es zweckmässig, wenn wenigstens die Rippen des Heizkörpers in diesem Abschnitt aus rostsicherem Material bestehen. Infolge der niedrigen Temperatur an der Gasaustrittsstelle scheiden sich dort auch Russ und Asche aus, die sich an den Rippen ablagern und zu deren Entfernung eine Brause 121 vorgesehen ist, die zwecks Reinigung des Heizkörpers zeitweise in Tätig keit gesetzt werden kann.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH: Vorrichtung zum Wärmeaustausch, gekenn zeichnet durch einen, in einem Gehäuse dreh- bar gelagerten, mit Rippen versehenen Wärmeaustauschkörper. UNTERANSPRfrCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustausch körper aus Blechringen (1) besteht, die durch Distanzringe (2) in einem bestimm ten Abstand voneinander gehalten und mittelst Schrauben zu einer Trommel verbunden sind. 2.Vorrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, bei welcher der Wärme austauschkörper aussen von Heizgasen umspült wird, dadurch gekennzeichnet, dass der aussen von den Heizgasen um spülte Wärmeaustauschkörper mit Hilfe der ihn zusammenhaltenden Schrauben (3) an einer drehbar gelagerten Platte (4) befestigt ist, so dass eine an einer Seite offene Trommel gebildet wird, in die ein Stutzen (13) zum Abzug von im Innern der Trommel erwärmter Luft ragt. 3.Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen des Wärmeaustauschkörpers schraubenförmig verlaufen, so dass sie ein durch einen Gas eintrittsstutzen (23) an dem einen Ende des Gehäuses eintretendes Mittel in ach- sialer Richtung zu einem am andern Ende des Gehäuses angeordneten Gasaustritts stutzen (24) befördern. 4. Vorrichtung nach Patentanspruch, bei der die Rippen des Wärmeaustauschkörpers nach.Schraubenwindungen verlaufen, da durch gekennzeichnet, dass die nach Schraubenwindungen verlaufenden Rippen sowohl an der Aussenseite, als auch an der Innenseite eines als Hohlzylinder ausgebildeten, drehbaren Wärmeaus - tauschkörpers angeordnet sind und ent gegengesetzte Steigungen haben, so dass den Wärmeaustauschkörper aussen und innen bespülende Medien im Gegenstrom geführt werden.5. Vorrichtung nach Patentanspruch zur Erwärmung einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehachse des Wärmeaustauschkörpers parallele, im Kreise angeordnete, mit Heizrippen ver sehene Heizrohre (31) zwischen zwei, durch hohle Zapfen (27) mit einer Zu- und Ableitung für die Flüssigkeit in Verbindung stehende Kammern eingesetzt sind, so dass bei der Drehung die schwe rere kalte Flüssigkeit die in den Heiz rohren erwärmte und dadurch leichter gewordene .Flüssigkeit verdrängt und durch den Wärmeunterschied und die Fliehkraftwirkung eine Strömung her vorgerufen wird. 6.Vorrichtung nach Patentanspruch zur Erwärmung von Luft, dadurch gekenn zeichnet, dass zur Drehachse des Wärme austauschkörpers parallele, mit Heizrippen versehene Heizrohre zwischen zwei Kammern eingesetzt sind und dass die eine dieser Kammern als hohles Armkreuz (38) ausgebildet ist, zwischen dessen Armen die zu erwärmende Luft in ein am Aussenumfang mit einem Auslass (40) versehenes Gehäuse (39) eintreten kann, in dem die Heizrohre die Flügel eines Schleudergebläses ersetzen. 7.Vorrichtung nach Patentanspruch, ,bei welcher der Wärmeaustauschkörper aussen von Gasen umströmt wird, dadurch ge kennzeichnet, dass das Gehäuse einen Schlitz (14) besitzt, durch den infolge der Fliehkraft aus dem Gasstrom abge- schleuderte Verunreinigungen in eine Kammer (15) gelangen können. B.Vorrichtung nach Patentansprucb, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehachse pa- ralle Heizglieder (52) in radialen Reihen angeordnet sind, deren Glieder mittelst gemeinsamer radialer Heizrippen (56) vereinigt und dadurch wirksam gegen die durch die Fliehkraftwirkung bedingte Durchbiegung versteift sind. 9.Vorrichtung nach Patentanspruch, deren Wärmeaustauschkörper von Heizgasen durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Seitenwand des Gehäuses ein Stutzen (59) mit durch einen Dreh schieber (61) regelbaren Schlitzen (60) vorgesehen ist zum Zwecke, einen Teil der Heizgase, die bereits den in Drehung befindlichen Wärmeaustauschkörper ver lassen haben, neuerdings dem Wärme austauschkörper zuzuführen und dadurch eine erhöhte Wärmeabgabe herbeizuführen. 10.Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des den drehbar gelagerten Wärmeaustausch körper enthaltenden Gehäuses (92) durch abwechselnd innerhalb und ausserhalb des Wärmeaustauschkörpers angeordnete Scheidewände (91, 93) in Abschnitte ge teilt ist, durch welche ein den Wärme austauschkörper umspülendes Mittel im Gegenstrom zu einem den Wärmeaus tauschkörper durchfliessenden zweiten Mittel infolge der Wirkung der Fliehkraft hindurchgetrieben wird. 11.Vorrichtung nach Patentanspruch zum Erwärmen von Wasser auf hohe Tempe ratur, sowie zum Erwärmen von Luft oder Gasen, bei welcher Vorrichtung das Gehäuse durch Scheidewände in Ab schnitte geteilt ist, die zum Hindurch führen von Heizgasen durch das Gehäuse dienen, dadurch gekennzeichnet, das ausser den Abschnitten zur Hindurchführung der Heizgase durch das Gehäuse der Wärmeaustauschvorrichtung ein Abschnitt vorgesehen ist, der von angesaugter Frischluft oder von Gasen durchströmt wird, an welche das hocherhitzte Wasser vor seinem Austritt einen Teil seiner Wärme abgibt, so dass Heizgase, Wasser und die zu erwärmende Luft bezw. die zu erwiirmenden Gase von ein- und dem selben, als Ventilator wirkenden Wärme austauschkörper gefördert werden.12.' Vorrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 11, deren Wärmeaustausch körper mit hohlen Armen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an den hohlen Armen (107) des Wärmeaustausch körpers ein Saugring (11b) vorgesehen ist, der die Räume für die Heizgase und die zu erwärmende Luft voneinander trennt. 13. Vorrichtung nach Patentanspruch, deren Gehäuse in Abschnitte geteilt ist, die von Heizgasen durchströmt werden, wobei sich diese letzteren am Wärmeaustausch körper immer mehr abkühlen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem die acn meisten abgekühlten Gase führenden Abschnitt eine Brause zur Reinigung des Wärmeaustauschkörpers angeordnet ist.
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AT121417X | 1925-05-19 | ||
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CH121417D CH121417A (de) | 1925-05-19 | 1926-05-17 | Vorrichtung zum Wärmeaustausch. |
Country Status (1)
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-
1926
- 1926-05-17 CH CH121417D patent/CH121417A/de unknown
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