KR101495687B1 - 열전달 작용과 액체의 정적 혼합 작용을 결합하기 위한 장치 - Google Patents

열전달 작용과 액체의 정적 혼합 작용을 결합하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

액체(8)와 열전달 매체(7) 사이의 열교환 작용과 상기 액체의 정적 혼합 작용을 결합하는 본 발명의 장치(1)는, 재킷(3) 내에 설치된 구조물(2)을 포함한다. 상기 재킷은 헤드 단부(4)와 기저부 단부(5) 사이에서 길이방향으로 연장된다. 상기 설치된 구조물은 열교환 및 혼합 구조물을 형성한다. 상기 열전달 매체는 상기 설치된 구조물의 튜브(21, 22) 내에서 상기 기저부 단부로부터 상기 헤드 단부로 내부 흐름으로서 이송될 수 있다. 상기 액체는 상기 헤드 단부로부터 상기 기저부 단부로 외부 흐름으로서 이송될 수 있다. 상기 액체에 의해 발생되는 압력 구배에 대하여 상기 설치된 구조물을 길이방향으로 안정시키는 보강 부재(6, 6', 6")가 구비된다. 상기 설치된 구조물은 주 영역에서 비팽창부 구조물(2a)을 형성하도록 상기 보강 부재(6)에 의해 연결되고, 상기 설치된 구조물은, 상기 주 영역을 보충하는 2차 영역에서 길이방향으로 팽창 가능한 팽창부 구조물(2b)로서 적어도 부분적으로 보강되지 않은 상태로 유지된다.
헤드 단부, 기저부 단부, 재킷, 설치된 구조물, 보강 부재, 튜브,

Description

열전달 작용과 액체의 정적 혼합 작용을 결합하기 위한 장치{APPARATUS FOR COMBINED HEAT TRANSFER AND STATIC MIXING WITH A LIQUID}
본 발명은, 액체와 열전달 매체 사이의 열교환 작용을 액체의 정적 혼합 작용과 결합시키는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 장치의 용도에 관한 것이다.
EP-A-0 009 638은, 최적 온도를 유지하기 위해 중합 공정에서 반응열을 제거하는 반응기로서 이루어진 열교환기를 기술하고 있다. 이러한 중합 반응기는, 중합 혼합물인 고점성 액체로부터 열교환을 수행할 수 있는 튜브형 하우징과 설치된 구조물들을 포함한다. 상기 설치된 구조물들은 동시에 이러한 고점성 액체를 정적 혼합시킨다.
하우징과 설치된 구조물을 가진 이러한 형태의 장치는, 여러 가지로 응용된 장치이다. 통상적인 응용은, 약 290℃에서 축중합 반응기에 발생되는 폴리에스터 용융물을 냉각시키는 것이다. 이러한 제품을 이러한 반응기로부터 제거한 후에, 온도는 제품의 분해를 감소시키기 위해 10℃ 만큼 낮추어져야 한다. 균일한 제품을 얻기 위해, 냉각은 균일하고도 폴리에스터 용융물의 좁은 체재 시간(dwell time) 스펙트럼에 따라 이루어져야 한다. 얇은 폴리에스테르 사(polyester threads)를 제조할 때, 용융 온도의 균질성은 매우 정밀하게 관찰되어야 한다.
열교환 작용과 정적 혼합 작용을 결합한, EP-A-0 009 638로부터 공지된 중합 반응기는, 헤드 단부와 기저부 단부 사이에서 길이방향으로 연장되는 재킷 형태의 하우징, 및 열교환 및 혼합 구조물을 형성하는 설치된 구조물을 포함한다. 상기 설치된 구조물은, 길이방향으로 연장되고 뱀 모양을 가진 튜브로 구성된다. 튜브는 이하에서 종종 "열교환기/혼합 튜브"라고 지칭된다. 각각의 튜브는 구부러진 튜브 부분을 가지며, 이들 구부러진 튜브 부분은, 직선이며 서로에 대해 평행한 연결 튜브 부분을 가진다. 튜브는 평면 접촉층에 배치되고, 인접한 튜브의 직선 튜브 부분은 교차한다. 열전달 매체는 상기 설치된 구조물의 튜브를 통해 내부 흐름으로서 펌핑된다. 튜브는, 냉각될 제품의 외부 흐름을 위한 입구 위치가 또한 배치되는 헤드 단부에 연결된다. 냉각된 제품은, 상기 설치된 구조물이 연결되지 않는 기저부 단부에서 상기 장치를 떠난다. 상기 설치된 구조물과 하우징의 열 팽창이 다르기 때문에 필요할 수 있는 팽창 보상은, 상기 기저부 단부와 상기 설치된 구조물 사이가 연결되지 않기 때문에 필요하지 않다. 팽창의 차이는 특히, 튜브 코일은 열매체의 온도를 거의 직접적으로 받지만, 하우징은 재킷 공간 내의 중합체를 통해 서서히 간접적으로만 가열되기 때문에, 시동 시에 발생된다.
공지된 중합 반응기에서, 열교환은 다중 단계로 발생되는데, 즉, 각각의 경우에, 튜브의 제1 반부에서는 평행류에서 발생되고, 제2 반부에서는 대향류에서 발생된다. 열전달 매체의 내부 흐름은 뱀 모양으로 인해 고점성 액체의 외부 흐름과 교차되어, 교차 흐름은 또한 평행류 및 대향류와 결합된다.
본 발명의 목적은, 공지된 중합 반응기의 기능과 유사하게 이루어지지만, 열교환은 더욱 효율적으로 발생할 수 있는 향상된 장치를 제공하는 것이다. 이러한 목적은, 액체(8)와 열전달 매체(7) 사이의 열전달 작용과 상기 액체의 정적 혼합 작용을 결합하는 장치(1)로서, 헤드 단부(4)와 기저부 단부(5) 사이에서 길이방향으로 연장된 재킷(3) 내에 열교환 및 혼합 구조물을 형성하고 있는 설치된 구조물(2), 및 상기 액체에 의해 발생되는 압력 구배에 대하여 상기 설치된 구조물을 길이방향으로 안정시키는 보강 부재(6, 6', 6")를 포함하고, 상기 열전달 매체는 상기 설치된 구조물의 튜브(21, 22) 내에서 상기 기저부 단부로부터 상기 헤드 단부로 내부 흐름으로서 이송될 수 있으며, 상기 액체는 상기 헤드 단부로부터 상기 기저부 단부로 외부 흐름으로서 이송될 수 있고, 상기 설치된 구조물은 주 영역에서 비팽창부 구조물(2a)을 형성하도록 상기 보강 부재(6)에 의해 연결되어 있으며, 상기 주 영역을 보충하는 2차 영역에서 길이방향으로 팽창 가능한 팽창부 구조물(2b)로서 적어도 부분적으로 보강되지 않은 상태로 유지되어 있는, 장치(1)에 의해 충족된다.
액체와 열전달 매체 사이의 열교환 작용과 상기 액체의 정적 혼합 작용을 결합하는 본 발명의 장치는, 재킷 내에 설치된 구조물을 포함한다. 상기 재킷은 헤드 단부와 기저부 단부 사이에서 길이방향으로 연장된다. 상기 설치된 구조물은 열교환 및 혼합 구조물을 형성한다. 상기 열전달 매체는 상기 설치된 구조물의 튜브 내에서 상기 기저부 단부로부터 상기 헤드 단부로 내부 흐름으로서 이송될 수 있다. 상기 액체는 상기 헤드 단부로부터 상기 기저부 단부로 외부 흐름으로서 이송될 수 있다. 상기 액체에 의해 발생되는 압력 구배에 대하여 상기 설치된 구조물을 길이방향으로 안정시키는 보강 부재가 구비된다. 상기 설치된 구조물은 주 영역에서 비팽창부 구조물을 형성하도록 상기 보강 부재에 의해 연결되고, 상기 설치된 구조물은, 상기 주 영역을 보충하는 2차 영역에서 길이방향으로 팽창 가능한 팽창부 구조물로서 적어도 부분적으로 보강되지 않은 상태로 유지된다.
종속항 제2항 내지 제9항은 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치의 사용 가능성은 청구항 제10항의 주제이다.
본 발명을 아래에서 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따라 열교환기/혼합 튜브를 구비하는 장치의 헤드 단부의 사시도이다.
도 2는 2개의 층의 인접한 열교환기/혼합 튜브의 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 부분 종단면도이다.
도 4는 보강 부재의 추가 예의 도면이다.
본 발명에 따른 장치(1)를 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 액체(8)와 열전달 매체(7) 사이의 열교환 작용과 액체(8)의 정적 혼합 작용을 결합하는 이러한 장치(1)는 설치된 구조물(2), 및 액체(8)를 전달하는 관형 하우징(3')을 구비하는 재킷(3)을 포함한다. 통상적으로 처리될 액체(8)는 적어도 1 Pa·s의 비교적 높은 동적 점성을 가지며, 장치(1)의 중요한 응용에서, 액체(8)는 예를 들면 50바아의 압력을 가진 중합체 용융물이다.
재킷(3)은 헤드 단부(4)와 기저부 단부(5) 사이에서 길이방향으로 연장된다. 상기 설치된 구조물(2)은 열교환 및 혼합 구조물을 형성한다. 열전달 매체(7)는 상기 설치된 구조물(2)의 튜브(21, 22) 내에서 기저부 단부(5)로부터 헤드 단부(4)로 내부 흐름으로서 흐른다. 액체(8)는 헤드 단부(4)로부터 기저부 단부(5)로 외부 흐름으로서 흐른다. 액체(8)에 의해 발생되는 압력 구배에 대하여 상기 설치된 구조물(2)을 길이방향으로 안정시키는 보강 부재(6)(도 2 및 도 4 참조)가 구비된다. 상기 설치된 구조물(2)은 비팽창부 구조물(2a)을 형성하도록 보강 부재(6)에 의해 주 영역에서 연결된다. 상기 주 영역을 보충하는 2차 영역에서, 상기 설치된 구조물(2)은 보강되지 않은 상태 또는 부분적으로만 보강된 상태로 유지되어, 가요성 길이방향 팽창부 구조물(2b)이 형성된다(일점쇄선으로 표시된 사각형). 이러한 가요성부 구조물(2b)로 인해서, 예를 들면 상기 장치의 시동 시에 발생하는 상기 설치된 구조물(2)과 상기 하우징(3')의 열팽창이 다르기 때문에 필요한 팽창 보상이 발생한다.
본 발명에 따른 장치(1)에서, 열교환은 1개의 단계, 즉 대향류에서 발생된다. 대향류에서, 공지된 바와 같이, 평균적으로 평행류에서보다 내부 흐름과 외부 흐름 사이에서 더 큰 온도차가 발생한다. 따라서, 열교환은, 공지된 중합 반응기의 다중 단계 열교환에서보다 더욱 효율적으로 수행될 수 있다. 따라서, 2m의 길이를 가지는 그러한 반응기는, 예를 들면 약 35cm 미만인 대향류 반응기에 의해 대치될 수 있다(상기 2개의 반응기는 동일한 단면 표면 및 동일한 냉각 용량을 가짐). 동시에, 내부 흐름(열전달 오일 형태의 열매체)의 압력 손실은 1/2로 된다.
열교환기/혼합 튜브, 즉 상기 설치된 구조물(2)의 튜브(21, 22)는 평면 층(200)을 형성하는데, 평면 층(200)은 평행하게 배치되며, 평면 층(200)의 횡방향 정렬은 도 2에서 일점쇄선 204로 도시되어 있다. 각각의 층(200)에서, 튜브(22)(또는 21)는 원호부(201) 및 평행부인 튜브편(202)을 포함하며, 기저부 단부(5)에 있는 입구 단부(25)로부터 헤드 단부(4)에 있는 출구 단부(24)로 뱀 모양으로 연장된다. 인접 층(200)들의 평행부인 튜브편(202)은 교차점(203)에서 교차한다. 도 3에서, 좌측에는 2개의 인접한 튜브(21, 22)가 도시되어 있고, 우측에는 튜브(21)만 도시되어 있다.
상기 설치된 구조물(2)의 주 영역에서, 2개의 인접한 층(200)들의 튜브(21, 22)는, 보강 부재(6)의 바람직한 실시예를 형성하는 축방향, 즉 길이방향으로 정렬되는 막대(6')에 고정된다. 막대(6')는 기저부 단부(5)에 고정되고, 비가요성부 구조물(2a)을 넘어, 팽창 보상을 가능하게 하는 가요성부 구조물(2b)까지 연장된다. 막대(6')는 헤드 단부(4)에 고정되고, 가요성부 구조물(2b)은 기저부 단부(5)에 위치되는 실시예도 가능하다.
보강 부재(6)는 바람직하게, 복수개의 점들에 걸쳐 분배되어 배치되는 스트립형 플레이트(도시되지 않음), 막대(6')(도 2) 또는 연결편(6")(도 4)으로서 형성된다. 스트립형 플레이트는, 막대 섹션으로 이루어지지만 도 4에서 연결편(6")과 유사한 분배 방식으로 배치되는 보강 부재(6)로서 이해된다. 그루브형 리세스는 튜브(21, 22)의 삽입을 위해 막대(6') 또는 플레이트에 형성되어, 이들 플레이트에 의해 연결되는 튜브는 서로 접촉되거나, 플레이트의 두께보다 실질적으로 작은 비교적 작은 간격으로 배치된다. 튜브와 플레이트 사이 또는 튜브와 막대(6') 사이의 고정 연결은 바람직하게 납땜 오븐에서 납땜에 의해 이루어진다. 연결은 또한 자연적으로 용접에 의해서도 이루어질 수 있다. 도 4에 도시된 보강 형태에서, 연결편(6')은 각각 2개의 인접부 튜브편(202)을 연결한다. 그것들은 바람직하게 용접된다.
주 영역의 비가요성부 구조물(2a)은, 흐름 저항으로 인해 외부 흐름에서 장치의 단부들 사이에 적어도 10바아, 바람직하게는 40바아의 길이방향 압력차가 발생할 때 상기 설치된 구조물이 완전한 상태로 유지되도록, 내성(resistant)을 가지도록 이루어진다.
본 발명에 따른 장치(1)는 일반적으로, 헤드 단부(4)와 기저부 단부(5)가 각각 재킷(3)과 상기 설치된 구조물(2)에 이탈 불가하게 연결되도록, 디자인된다. 이러한 경우에, 상기 설치된 구조물(2)은 제거될 수 없다. 상기 설치된 구조물(2)이 제거 가능한 것이 필요하면, 기존에 공지된 장치(중합 반응기)를 사용하는 것이 더 바람직할 수 있다.
재킷(3)은 외부벽(30)과 관형 하우징(3') 사이에 링 갭 공간(31)을 포함할 수 있고, 바람직하게 열전달 매체(7)의 일부인 열매체는 상기 링 갭 공간(열매체의 입구 라인(35)과 출구 라인(34))을 통해 전달될 수 있다.
열교환기/혼합 튜브(21, 22)는 보어(40)에서는 헤드 단부(4)에, 보어(50)에 서는 기저부 단부(5)에 부착 및 고정된다. 보어(40)는 재킷에 인접하여 2개의 링 세그먼트에 배치되고, 보어(50)는 기저부 단부(5)의 중앙을 가로지르는 스트립에 배치된다. 열전달 매체(7)는 입구 라인(51)과 분배 챔버(517)를 통해 상기 설치된 구조물(2)의 개별 튜브(21, 22) 내로 공급되고, 수집 챔버(417)의 출구와 출구 라인(41)에서 결합된다.
헤드 단부(4)는 중앙 입구 개구(42)를 구비하고, 기저부 단부(5)는, 액체(8)를 위한 중앙부 다음에 배치된 출구 개구(52)를 구비한다. 또한 개구(42, 52)는 모두 중앙에 또는 편심되어 배치되거나, 입구 개구(42)는 편심되어 배치되고, 출구 개구(52)는 중앙에 배치될 수도 있다.
본 발명에 따른 장치(1)는 냉각에 의한 분해를 최소화하기 위해 예를 들면 폴리에스터 용융물 또는 다른 용융된 중합체(액체(8))를 위해 사용될 수 있다. 다른 용도는 중압체를 더 유동성 있게 하기 위해 가열하는 것이다. 또 다른 용도는 초콜릿, 캐러멜 또는 씹는 껌의 덩어리와 같은 음식물 영역에서 고점성 매체를 가열 또는 냉각시키는 것이다. 열전달 오일은 일반적으로 열전달 매체로서 사용된다. 물 또는 증기와 같은 다른 매체도 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 액체(8)와 열전달 매체(7) 사이의 열전달 작용과 상기 액체의 정적 혼합 작용을 결합하는 장치(1)로서,
    헤드 단부(4)와 기저부 단부(5) 사이에서 길이방향으로 연장된 재킷(3) 내에 열교환 및 혼합 구조물을 형성하고 있는 설치된 구조물(2), 및
    상기 액체에 의해 발생되는 압력 구배에 대하여 상기 설치된 구조물을 길이방향으로 안정시키는 보강 부재(6, 6', 6")를 포함하고,
    상기 열전달 매체는 상기 설치된 구조물의 튜브(21, 22) 내에서 상기 기저부 단부로부터 상기 헤드 단부로 내부 흐름으로서 이송될 수 있으며, 상기 액체는 상기 헤드 단부로부터 상기 기저부 단부로 외부 흐름으로서 이송될 수 있고,
    상기 설치된 구조물은 주 영역에서 비팽창부 구조물(2a)을 형성하도록 상기 보강 부재(6)에 의해 연결되어 있으며, 상기 주 영역을 보충하는 2차 영역에서 길이방향으로 팽창 가능한 팽창부 구조물(2b)로서 적어도 부분적으로 보강되지 않은 상태로 유지되어 있고,
    상기 설치된 구조물(2)의 상기 튜브(21, 22) 각각은, 인접하는 튜브에 평행하게 배치된 평평한 층(200)을 형성하고 있으며, 원호부(201)와 평행부 튜브편(202)을 포함하는 구불구불한 형상(serpentine manner)으로 입구 단부(25)로부터 출구 단부(24)로 연장되어 있고, 인접한 층들의 상기 평행부 튜브편들(202)은 상호 교차되어 있고,
    상기 설치된 구조물(2)의 상기 주 영역은, 상기 장치의 단부들 사이에서 적어도 10 바아(bar)의 길이방향 압력차에 대해 손상되지 않도록 견딜 수 있는,
    액체(8)와 열전달 매체(7) 사이의 열전달 작용과 상기 액체의 정적 혼합 작용을 결합하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설치된 구조물(2)의 상기 주 영역에서, 상기 튜브(21, 22)는 축방향 즉 길이방향으로 정렬된 스트립형 플레이트 또는 막대(6') 형태의 보강 부재(6)에 고정되어 있고,
    상기 플레이트 또는 상기 막대에 의해 연결된 상기 튜브들이 서로 접촉되거나, 상기 플레이트 또는 상기 막대의 두께보다 실질적으로 작은 비교적 작은 간격으로 배치되도록, 상기 튜브의 삽입을 위해 상기 플레이트 또는 상기 막대에 그루브형 리세스가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 설치된 구조물(2)의 상기 주 영역에서, 상기 튜브(21, 22)는 연결편(6'') 형태의 보강 부재(6)에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 헤드 단부(4)와 상기 기저부 단부(5)는 각각 상기 재킷(3)과 상기 설치된 구조물(2)에 이탈 불가하게 연결되어 있어서, 상기 설치된 구조물(2)은 제거 불가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 재킷(3)은, 상기 열전달 매체를 전달할 수 있는 링 갭 공간(31)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 설치된 구조물(2)의 상기 튜브(21, 22)는, 상기 재킷에 인접한 링에 배치되거나 상기 헤드 단부 또는 상기 기저부 단부의 중앙을 가로지르는 스트립에 배치된 보어(40) 내에서 상기 헤드 단부(4)와 상기 기저부 단부(5)에 도입되고 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 헤드 단부(4)는 중앙 입구 개구(42)를 구비하고, 상기 기저부 단부(5)는, 상기 액체(8)를 위한 중앙부 다음에 배치된 중앙을 벗어난 출구 개구(52)를 구비하거나,
    상기 배치와 역으로 배치되어 있거나,
    상기 중앙을 벗어나거나 중앙에 있는 개구(42, 52)가 상기 헤드 단부(4)와 상기 기저부 단부(5) 모두에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 장치(1)의 사용 방법으로서,
    상기 액체(8)는 용융된 중합체이고, 상기 열전달 매체(7)는 열전달 오일이며, 상기 용융된 중합체는 냉각되거나 가열되는, 장치의 사용 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI404903B (zh) * 2007-03-09 2013-08-11 Sulzer Chemtech Ag 用於流體媒介物熱交換及混合處理之設備
CN101738122B (zh) * 2009-12-14 2011-12-21 杭州沈氏换热器有限公司 一种盘管及具有该盘管的换热器
FR2963091B1 (fr) * 2010-07-20 2012-08-17 Univ Savoie Module de circulation de fluides
CN102322752B (zh) * 2011-08-01 2013-05-22 西安交通大学 一种换热器
EP2565572A1 (de) * 2011-09-02 2013-03-06 Aurotec GmbH Wärmetauscherleitungsystem
BE1020321A3 (nl) * 2011-10-19 2013-08-06 Atlas Copco Airpower Nv Buizenwarmtewisselaar en compressoreenheid daarmee uitgerust.
EP2596860A1 (de) * 2011-11-25 2013-05-29 Fluitec Invest AG Mit einem Wärmetauscher versehener Kreislaufreaktor
US9777973B2 (en) 2013-09-20 2017-10-03 Promix Solutions Ag Device for mixing and heat exchange
US11150037B2 (en) * 2014-10-10 2021-10-19 Baltimore Aircoil Company, Inc. Heat exchange apparatus
CN108495707A (zh) 2016-01-29 2018-09-04 巴斯夫欧洲公司 空腔x型混合器热交换器
US10329985B2 (en) 2017-06-27 2019-06-25 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Impingement mixer for exhaust treatment
KR102037180B1 (ko) * 2018-01-04 2019-10-28 박동수 내적 가열용 열교환장치
EP3620230A1 (de) 2018-09-07 2020-03-11 Fluitec Invest AG Einrichtung eines chemischen reaktors und verfahren
EP4059979A1 (en) 2021-03-18 2022-09-21 Sulzer Management AG A process of continuously manufacturing a poly(hydroxy acid) homo- or copolymer with tunable molecular weight, structure and composition

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6334484A (ja) * 1986-07-29 1988-02-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd シエルアンドチユ−ブ型熱交換器
JPH09173821A (ja) * 1995-12-01 1997-07-08 Dow Corning Corp 流動床反応器
KR20050035863A (ko) * 2002-07-15 2005-04-19 슐저 켐테크 유에스에이, 인코포레이티드 교차부재를 구비한 조립체와 이의 제작방법
WO2006032323A1 (de) * 2004-09-21 2006-03-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wärmeübertrager für wasserstoffbetriebene kraftstoffversorgungsanlagen

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH420230A (de) * 1964-09-03 1966-09-15 Sulzer Ag Wärmeübertrager
CH428813A (de) 1965-01-21 1967-01-31 Sulzer Ag Wärmeübertrager
GB1376330A (en) 1972-12-29 1974-12-04 British Nuclear Design Constr Heat exchangers
JPS50138671U (ko) * 1974-04-30 1975-11-14
DE2613745A1 (de) 1976-03-31 1977-10-06 Linde Ag Waermetauscher
DE2839563A1 (de) 1978-09-12 1980-03-27 Hoechst Ag Verfahren zur kontinuierlichen massepolymerisation von alkenylaromaten
DE8202599U1 (de) 1982-02-02 1982-06-24 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Vorrichtung zum mischen und/oder temperieren von viskosen medien
US4421070A (en) * 1982-06-25 1983-12-20 Combustion Engineering, Inc. Steam cooled hanger tube for horizontal superheaters and reheaters
JPS60101593U (ja) * 1983-12-19 1985-07-11 千代田化工建設株式会社 Ｕ字管型多管式熱交換器用ｕ字管の曲り部の防振構造
US4865460A (en) * 1988-05-02 1989-09-12 Kama Corporation Static mixing device
JPH08261670A (ja) * 1992-04-10 1996-10-11 Yamaura:Kk 分解出来る多重胴式熱交換器
JP3309502B2 (ja) * 1993-07-12 2002-07-29 大日本インキ化学工業株式会社 生分解性ポリエステル系ポリマーの連続製造法
SE515128C2 (sv) 1997-06-03 2001-06-11 Kanthal Ab Förfarande för värmebehandling jämte en ugnsbottenkonstruktion för högtemperaturugnar
JP2003292594A (ja) * 2002-02-01 2003-10-15 Kubota Corp ポリエステル樹脂の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6334484A (ja) * 1986-07-29 1988-02-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd シエルアンドチユ−ブ型熱交換器
JPH09173821A (ja) * 1995-12-01 1997-07-08 Dow Corning Corp 流動床反応器
KR20050035863A (ko) * 2002-07-15 2005-04-19 슐저 켐테크 유에스에이, 인코포레이티드 교차부재를 구비한 조립체와 이의 제작방법
WO2006032323A1 (de) * 2004-09-21 2006-03-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wärmeübertrager für wasserstoffbetriebene kraftstoffversorgungsanlagen

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Publication number Publication date
RU2433367C2 (ru) 2011-11-10
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