JPH0159520B2 - - Google Patents
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- JPH0159520B2 JPH0159520B2 JP56072483A JP7248381A JPH0159520B2 JP H0159520 B2 JPH0159520 B2 JP H0159520B2 JP 56072483 A JP56072483 A JP 56072483A JP 7248381 A JP7248381 A JP 7248381A JP H0159520 B2 JPH0159520 B2 JP H0159520B2
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- Japan
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- heat
- solid
- chamber
- heat exchange
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
- F27D17/30—Arrangements for extraction or collection of waste gases; Hoods therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
- F23L15/04—Arrangements of recuperators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/06—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated
- F27B9/10—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated heated by hot air or gas
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S165/904—Radiation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Tunnel Furnaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はガスを用いた熱交換装置に関する。
従来加熱炉において使用する燃焼用空気の予熱
は煙道に設けたレキユペレータによりおこなつて
いるので、加熱炉本体のほかにレキユペレータの
設置スペースを必要とする上、レキユペレータに
至るまでの煙道等からの熱損失もあるため排熱回
収効率は低かつた。そこで加熱炉内にたとえば炉
壁内面に沿つて空気予熱用の熱交換器を設置する
ことが考えられるが、この場合は熱交換器による
ふく射熱の吸収等により炉内温度が低下し、炉壁
から被熱物に射出されるふく射エネルギも減少す
るため被熱物の充分な加熱がおこなえない。
は煙道に設けたレキユペレータによりおこなつて
いるので、加熱炉本体のほかにレキユペレータの
設置スペースを必要とする上、レキユペレータに
至るまでの煙道等からの熱損失もあるため排熱回
収効率は低かつた。そこで加熱炉内にたとえば炉
壁内面に沿つて空気予熱用の熱交換器を設置する
ことが考えられるが、この場合は熱交換器による
ふく射熱の吸収等により炉内温度が低下し、炉壁
から被熱物に射出されるふく射エネルギも減少す
るため被熱物の充分な加熱がおこなえない。
この発明は上記従来の欠点を解消するもので、
高温室内における加熱特性などの熱的機能を全く
低下させることなく、高温室に隣接して形成した
熱交換室において効率よく熱交換をおこなうこと
ができる熱交換装置を提供しようとするものであ
る。
高温室内における加熱特性などの熱的機能を全く
低下させることなく、高温室に隣接して形成した
熱交換室において効率よく熱交換をおこなうこと
ができる熱交換装置を提供しようとするものであ
る。
しかしてこの発明は被熱材加熱用のガスが流通
する高温室に隣接して熱交換室を設け、上記高温
室と上記熱交換室の間を多数の屈曲した通気孔を
有する通気性固体により仕切り、上記熱交換室内
に熱交換器を設けて成り、上記ガスを上記通気性
固体を経て上記熱交換室を通過させるようにした
ことを要旨とする。
する高温室に隣接して熱交換室を設け、上記高温
室と上記熱交換室の間を多数の屈曲した通気孔を
有する通気性固体により仕切り、上記熱交換室内
に熱交換器を設けて成り、上記ガスを上記通気性
固体を経て上記熱交換室を通過させるようにした
ことを要旨とする。
この発明において通気性固体とは、金属やセラ
ミツク等の耐熱材料から成り、網状、ハニカム
状、せんい状、多孔質状などの多数の屈曲トナ
ー、通気孔を有する形状に成形された適宜厚さの
固定をいう。この通気性固体は小球あるいは小径
線が多数集合したものと等価と考えられるので、
この通気性固体にガスを流通させた場合には対流
熱伝達係数が著しく大きいとともに、実質的な表
面積がきわめて大きいといえる。
ミツク等の耐熱材料から成り、網状、ハニカム
状、せんい状、多孔質状などの多数の屈曲トナ
ー、通気孔を有する形状に成形された適宜厚さの
固定をいう。この通気性固体は小球あるいは小径
線が多数集合したものと等価と考えられるので、
この通気性固体にガスを流通させた場合には対流
熱伝達係数が著しく大きいとともに、実質的な表
面積がきわめて大きいといえる。
発明者はこの通気性固体について種々研究の結
果、通気性固体によりガスの流れを仕切つてガス
を通気性固体を通過させると、通気性固体は高い
効率でガスとの熱交換をおこない主としてガスの
上流側にふく射熱を放出するとともに、通気性固
体自身が熱遮蔽材あるいは断熱材として機能する
ことを知見した。すなわち適当な厚さの通気性固
体でガスの流れを仕切つた場合、通気性固体のガ
ス下流側におけるガス温度などの熱的条件をどの
ように変えても通気性固体のガス上流側に熱的影
響を殆ど与えないという特性が見出された。
果、通気性固体によりガスの流れを仕切つてガス
を通気性固体を通過させると、通気性固体は高い
効率でガスとの熱交換をおこない主としてガスの
上流側にふく射熱を放出するとともに、通気性固
体自身が熱遮蔽材あるいは断熱材として機能する
ことを知見した。すなわち適当な厚さの通気性固
体でガスの流れを仕切つた場合、通気性固体のガ
ス下流側におけるガス温度などの熱的条件をどの
ように変えても通気性固体のガス上流側に熱的影
響を殆ど与えないという特性が見出された。
この発明は上記の知見にもとずくものであり、
以下上記通気性固体の特性を示す実験結果につい
て第1図乃至第3図および第6図により説明す
る。
以下上記通気性固体の特性を示す実験結果につい
て第1図乃至第3図および第6図により説明す
る。
図中、1および2は略円筒形の実験炉で、フラ
ンジ部3の結合を解除することにより本体部4と
炉尻部5とに2分割できるようになつている。6
はバーナ、7は煙道である。8は本体部4に仕切
板状に取付けた通気性固体で、ステンレス金網
(線径0.6mm、16メツシユ)を7層積層して厚さ約
9mmの円板状に成形したものである。9は実験炉
1の炉尻部に設けた孔10に嵌着した蓋である。
また第2図に示す実験炉2は、水冷管11を炉尻
部5内に内蔵させ、該水冷管内に冷却水を流通さ
せるようにした点のみが第1図の実験炉1と異
る。12は水冷管の冷却水入口、13は同じく冷
却水出口で、それぞれ図示しない冷却水供給源お
よび排水管に接続されている。14は水冷管11
を保持する蓋で、炉尻部に設けた孔15に嵌着し
てある。
ンジ部3の結合を解除することにより本体部4と
炉尻部5とに2分割できるようになつている。6
はバーナ、7は煙道である。8は本体部4に仕切
板状に取付けた通気性固体で、ステンレス金網
(線径0.6mm、16メツシユ)を7層積層して厚さ約
9mmの円板状に成形したものである。9は実験炉
1の炉尻部に設けた孔10に嵌着した蓋である。
また第2図に示す実験炉2は、水冷管11を炉尻
部5内に内蔵させ、該水冷管内に冷却水を流通さ
せるようにした点のみが第1図の実験炉1と異
る。12は水冷管の冷却水入口、13は同じく冷
却水出口で、それぞれ図示しない冷却水供給源お
よび排水管に接続されている。14は水冷管11
を保持する蓋で、炉尻部に設けた孔15に嵌着し
てある。
上記構成の両実験炉1,2において、バーナ6
によりブタンガスを燃焼(燃焼量:40000Kcal/
H)させた場合の炉内各部におけるガス温度の変
化状態を第3図に示す。本図から明らかなよう
に、通気性固体8のガス下流側において水冷管1
1により抜熱(奪熱)をおこなつた実験炉2の場
合、この抜熱をおこなわない実験炉1に比べて、
排ガス温度は770℃から370℃に大巾に低下してい
るが、通気性固体8の直前部のガス温度は1100℃
から1097℃と僅か3℃しか低下しておらず、通気
性固体8のガス上流側のガス温度分布は殆ど差が
ない。さらに実験炉1においてフランジ部3より
ガス下流側の炉尻部5を全て取除き、同様の実験
をおこなつたところ、通気性固体8のガス上流側
の温度分布状態は実験炉2による場合と殆ど差は
なかつた。さらにまた実験炉2において、通気性
固体8のかわりにステンレス金網(線径0.6mm、
16メツシユ)から成る円板状の1枚の金網を用い
て、実験炉2と同様に水冷管11により抜熱をお
こなつたところ、第3図に実験炉2′として鎖線
で示すように、金網のガス上流側のガス温度分布
状態が大巾に低下し、水冷管11による熱的影響
は上記1枚の金網では阻止できないという結果が
得られた。本実験結果から、適当な厚さの通気性
固体によりガスの流れを仕切つた場合は、通気性
固体のガス下流側における熱的条件をどのように
変えてもガス上流側への熱的影響は殆どなく、通
気性固体が熱遮蔽機能を有していることが判るの
である。
によりブタンガスを燃焼(燃焼量:40000Kcal/
H)させた場合の炉内各部におけるガス温度の変
化状態を第3図に示す。本図から明らかなよう
に、通気性固体8のガス下流側において水冷管1
1により抜熱(奪熱)をおこなつた実験炉2の場
合、この抜熱をおこなわない実験炉1に比べて、
排ガス温度は770℃から370℃に大巾に低下してい
るが、通気性固体8の直前部のガス温度は1100℃
から1097℃と僅か3℃しか低下しておらず、通気
性固体8のガス上流側のガス温度分布は殆ど差が
ない。さらに実験炉1においてフランジ部3より
ガス下流側の炉尻部5を全て取除き、同様の実験
をおこなつたところ、通気性固体8のガス上流側
の温度分布状態は実験炉2による場合と殆ど差は
なかつた。さらにまた実験炉2において、通気性
固体8のかわりにステンレス金網(線径0.6mm、
16メツシユ)から成る円板状の1枚の金網を用い
て、実験炉2と同様に水冷管11により抜熱をお
こなつたところ、第3図に実験炉2′として鎖線
で示すように、金網のガス上流側のガス温度分布
状態が大巾に低下し、水冷管11による熱的影響
は上記1枚の金網では阻止できないという結果が
得られた。本実験結果から、適当な厚さの通気性
固体によりガスの流れを仕切つた場合は、通気性
固体のガス下流側における熱的条件をどのように
変えてもガス上流側への熱的影響は殆どなく、通
気性固体が熱遮蔽機能を有していることが判るの
である。
また上記通気性固体8部におけるふく射エネル
ギ射出状態について第6図の模式図により説明す
ると、通気性固体8はガス流通方向に厚さXを有
するため、その層内には通過するガスとの対流熱
伝達により曲線16で示す温度勾配(第3図では
直線で示した)を生じる。そして各層x1,x2,…
…x5においてガスの上流側(Y)および下流側
(Z)に射出するふく射エネルギは矢印y1,y2,
……y5、およびz1,z2,……z5であるが、このう
ちふく射エネルギz1,z2,y4,y5は通気性固体の
遮蔽効果により減衰されるので、結局ふく射エネ
ルギの主要部17はガスの上流側(Y)方向に向
き、本体部4内の加熱に有効に利用されるのであ
る。
ギ射出状態について第6図の模式図により説明す
ると、通気性固体8はガス流通方向に厚さXを有
するため、その層内には通過するガスとの対流熱
伝達により曲線16で示す温度勾配(第3図では
直線で示した)を生じる。そして各層x1,x2,…
…x5においてガスの上流側(Y)および下流側
(Z)に射出するふく射エネルギは矢印y1,y2,
……y5、およびz1,z2,……z5であるが、このう
ちふく射エネルギz1,z2,y4,y5は通気性固体の
遮蔽効果により減衰されるので、結局ふく射エネ
ルギの主要部17はガスの上流側(Y)方向に向
き、本体部4内の加熱に有効に利用されるのであ
る。
次に第4図および第5図によりこの発明の一実
施例を説明する。
施例を説明する。
図中、20はプツシヤー式加熱炉で、21は装
入口、22は抽出口である。23は炉側壁に設け
たバーナ、24は炉端壁に設けたバーナ、25は
排ガス口で煙突に至る。26は炉の加熱室、27
はこの加熱室の上部に隣接して形成した熱交換
室、28は加熱室26と熱交換室27を仕切る仕
切板状の通気性固体である。通気性固体28はス
テンレス金網(線径0.6mm、16メツシユ)を7層
積層して厚さ8.4mmの板状としたものである。2
9は炉の天井に設けた孔30に取外し自在に嵌着
した炉蓋、31は熱交換室27内に取付けたレキ
ユペレータで、32は炉蓋29に固着した入口側
ヘツダ、33は同じく炉蓋29に固着した出口側
ヘツダ、34は両ヘツダ32,33に連通する空
気管、35は入口側ヘツダ32に連通する空気入
口、36は出口側ヘツダ33に連通する予熱空気
出口である。
入口、22は抽出口である。23は炉側壁に設け
たバーナ、24は炉端壁に設けたバーナ、25は
排ガス口で煙突に至る。26は炉の加熱室、27
はこの加熱室の上部に隣接して形成した熱交換
室、28は加熱室26と熱交換室27を仕切る仕
切板状の通気性固体である。通気性固体28はス
テンレス金網(線径0.6mm、16メツシユ)を7層
積層して厚さ8.4mmの板状としたものである。2
9は炉の天井に設けた孔30に取外し自在に嵌着
した炉蓋、31は熱交換室27内に取付けたレキ
ユペレータで、32は炉蓋29に固着した入口側
ヘツダ、33は同じく炉蓋29に固着した出口側
ヘツダ、34は両ヘツダ32,33に連通する空
気管、35は入口側ヘツダ32に連通する空気入
口、36は出口側ヘツダ33に連通する予熱空気
出口である。
上記構成の装置において被熱材Wを炉内搬送し
つつ加熱するには、図示しない送風機により燃焼
用空気を空気入口35に供給し、レキユペレータ
31を流通した空気を予熱空気出口36から適宜
の配管により各バーナ23,24に供給して該各
バーナにおける燃料の燃焼をおこなう。各バーナ
の燃焼により発生した平均950℃の燃焼ガスは、
加熱室26内から通気性固体28を通過して熱交
換室27内に流入する。この際通気性固体28は
通過する燃焼ガスによつて対流熱伝達により高温
に加熱され、加熱室26側へ大量のふく射熱を放
射する。一方通気性固体28を通つて約750℃に
温度降下したガスはさらに熱交換室27内でレキ
ユペレータ31内を流通する燃焼用空気を370℃
まで加熱することにより温度降下し、平均温度
450℃となつて炉の排ガス口25から排出される
のである。
つつ加熱するには、図示しない送風機により燃焼
用空気を空気入口35に供給し、レキユペレータ
31を流通した空気を予熱空気出口36から適宜
の配管により各バーナ23,24に供給して該各
バーナにおける燃料の燃焼をおこなう。各バーナ
の燃焼により発生した平均950℃の燃焼ガスは、
加熱室26内から通気性固体28を通過して熱交
換室27内に流入する。この際通気性固体28は
通過する燃焼ガスによつて対流熱伝達により高温
に加熱され、加熱室26側へ大量のふく射熱を放
射する。一方通気性固体28を通つて約750℃に
温度降下したガスはさらに熱交換室27内でレキ
ユペレータ31内を流通する燃焼用空気を370℃
まで加熱することにより温度降下し、平均温度
450℃となつて炉の排ガス口25から排出される
のである。
以上のように加熱室26を流出する燃焼ガスの
有する顕熱は通気性固体28によりふく射熱に変
換され被熱材の加熱に利用されるとともに、通気
性固体28が熱遮蔽材として機能して加熱室26
から被熱材加熱用の有効熱量が奪われるのを防止
するので、所望の被熱材の加熱温度および燃焼用
空気の予熱温度を得ることができるのである。
有する顕熱は通気性固体28によりふく射熱に変
換され被熱材の加熱に利用されるとともに、通気
性固体28が熱遮蔽材として機能して加熱室26
から被熱材加熱用の有効熱量が奪われるのを防止
するので、所望の被熱材の加熱温度および燃焼用
空気の予熱温度を得ることができるのである。
この発明は上記実施例のほか、各種の炉、燃焼
装置その他の高温ガス発生装置における加熱室、
燃焼室などの高温室から排出されるガスの排熱回
収あるいは冷却等に広く適用できるものである。
装置その他の高温ガス発生装置における加熱室、
燃焼室などの高温室から排出されるガスの排熱回
収あるいは冷却等に広く適用できるものである。
以上説明したようにこの発明によれば、高温室
に熱交換室を隣接させたコンパクトな装置によつ
て、高温室内における加熱特性などの熱的機能を
全く低下させることなく、高温室を流出するガス
との熱交換を熱損失少なくおこなうことができ
る。
に熱交換室を隣接させたコンパクトな装置によつ
て、高温室内における加熱特性などの熱的機能を
全く低下させることなく、高温室を流出するガス
との熱交換を熱損失少なくおこなうことができ
る。
第1図および第2図は通気性固体特性実験用の
実験炉の縦断面図、第3図は上記実験炉による実
験結果を示すガスの温度変化曲線、第4図はこの
発明を実施する装置の一例を示す加熱炉の縦断面
図、第5図は第4図のA―A線拡大断面図、第6
図は通気性固体のふく射射出状態を示す模式図で
ある。 8…通気性固体、11…水冷管、20…プツシ
ヤー式加熱炉、26…加熱室、27…熱交換室、
28…通気性固体、31…レキユペレータ。
実験炉の縦断面図、第3図は上記実験炉による実
験結果を示すガスの温度変化曲線、第4図はこの
発明を実施する装置の一例を示す加熱炉の縦断面
図、第5図は第4図のA―A線拡大断面図、第6
図は通気性固体のふく射射出状態を示す模式図で
ある。 8…通気性固体、11…水冷管、20…プツシ
ヤー式加熱炉、26…加熱室、27…熱交換室、
28…通気性固体、31…レキユペレータ。
Claims (1)
- 1 被熱材加熱用のガスが流通する高温室に隣接
して熱交換室を設け、上記高温室と上記熱交換室
の間を多数の屈曲した通気孔を有する通気性固体
により仕切り、上記熱交換室内に熱交換器を設け
て成り、上記ガスを上記通気性固体を経て上記熱
交換室を通過させるようにした熱交換装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56072483A JPS57187590A (en) | 1981-05-13 | 1981-05-13 | Heat exchange method |
| EP82104081A EP0065698B1 (en) | 1981-05-13 | 1982-05-11 | Heating method and apparatus |
| DE8282104081T DE3269318D1 (en) | 1981-05-13 | 1982-05-11 | Heating method and apparatus |
| US06/377,874 US4444554A (en) | 1981-05-13 | 1982-05-13 | Heating method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56072483A JPS57187590A (en) | 1981-05-13 | 1981-05-13 | Heat exchange method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57187590A JPS57187590A (en) | 1982-11-18 |
| JPH0159520B2 true JPH0159520B2 (ja) | 1989-12-18 |
Family
ID=13490609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56072483A Granted JPS57187590A (en) | 1981-05-13 | 1981-05-13 | Heat exchange method |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4444554A (ja) |
| EP (1) | EP0065698B1 (ja) |
| JP (1) | JPS57187590A (ja) |
| DE (1) | DE3269318D1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60114515A (ja) * | 1983-11-25 | 1985-06-21 | Kawasaki Steel Corp | 鋼片加熱炉 |
| JPS61106900U (ja) * | 1984-12-17 | 1986-07-07 | ||
| JPH0527478Y2 (ja) * | 1986-05-17 | 1993-07-13 | ||
| JP3534747B2 (ja) * | 1991-04-15 | 2004-06-07 | ザ・サイエンティフィック・エコロジー・グループ・インコーポレイナッド | 超高温熱交換器 |
| JP3463344B2 (ja) * | 1994-05-16 | 2003-11-05 | 株式会社セガ | 充電式走行玩具、走行玩具用充電装置、及び走行玩具用走行路 |
| CN108613546A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-10-02 | 江苏常宝普莱森钢管有限公司 | 芯棒保温装置及芯棒调温系统 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1603631A (en) * | 1923-03-28 | 1926-10-19 | Munhollon Frank | Heat-conserving system |
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