[发明专利]换热器中温度分布的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及换热器中温度分布的控制方法。

背景技术

这类换热器由现有技术已知且用于在至少两种流体媒介之间的间接换热。在换热器形式为螺旋缠绕型换热器的情况下，形成管束的多个管道围绕芯管螺旋地缠绕，包封管束的承压壳体限定围绕管束的壳体空间以用于接收一种媒介，而另一媒介在所述管束中携载，以使得两种媒介能够进入所述间接换热。芯管尤其沿纵向轴线延伸，所述纵向轴线相对于按期望设置的换热器或壳体的状态与竖直线重合。这种螺旋缠绕型换热器例如从文献WO2007/014617和WO2007/009640已知。

此外，换热器也可以形成为直管型换热器。在这种情况下，管束的所述管道沿换热器的壳体的纵向轴线(该纵向轴线优选水平定向)直线地或U形地延伸，并且锚固在换热器的管板中。

此外，这种换热器也可以是板式换热器，所述板式换热器具有并联于彼此设置的多个板，散热片相应地设置在两个邻近板之间，以使得能够被媒介流过的多个并联通道形成在邻近板之间。散热片被已知为侧杆(也称为边缘条杆)的杆界定到侧部，所述杆被焊接到相邻板(和散热片)。以这种方式，形成板式换热器的多个并联换热通道，以使得例如各种媒介能够配置成在换热通道中逆流地穿过彼此，以实施间接换热。

此外，已知存在形式为蓄热器(regenerator)的换热器，在所述换热器中，旨在进入热交换的媒介被相继地引入换热器，即，在此，例如由第一媒介给予换热器的热量被传递到随后的第二媒介。

就前述设备而言，尤其关注能够在能量方面以最佳方式操作所述设备。例如，在使用螺旋缠绕型换热器的情况下，期望的是实现液相或媒介遍及所述管束的分布，该分布在壳体空间中尽可能均匀，以能够尽可能高效地操作换热器。直管型或板式换热器也有类似问题，在这种情况下同样地应该避免可能的夹点(pinch point)(在换热器中携载的两种媒介之间的最小温差)和不均匀载荷，以及最佳地使用加热表面。

发明内容

本发明对应地处理提供用于控制换热器中的温度的方法的问题，所述方法使得相应的设备可以在能量方面以最佳方式操作。

这个问题通过具有权利要求1的特征的换热器中温度分布的控制方法解决。

在使用根据本发明的方法的情况下，这使得换热器中的实际温度分布借助于设置在换热器中、尤其形式为玻璃纤维或一些其他光学纤维的至少一个光波导件测量，光被射入至少一个光波导件并且在所述至少一个光波导件中散射的光被评估以用于确定实际温度分布，并且在换热器中携载的流体媒介的至少一个流被控制以使得实际温度分布配置成近似预先设定的目标温度分布。

为了评估散射光，优选测量装置连接到至少一个光波导件，所述测量装置被安装且旨在借助于所述光波导件测量换热器中的实际温度分布。

为此目的，所述测量装置优选设计成或被用于将光或光学信号引入所述至少一个光波导件且以已知方式评估波导件中后向散射的光。这利用射入光波导件且后向散射的光学信号是高度地随温度变化的事实，并且因此适用于测量光波导件附近区域的温度。允许温度以充分高的精确度在波导件的任何期望点处确定的多个程序存在以用于评估波导件的这种光学信号。

在根据本发明的方法的优选实施方式中，测量装置被安装且旨在评估通过至少一个光波导件后向散射的光，所述光通过引入波导件的光的拉曼(Raman)散射而生成。这利用光波导件一般由掺杂石英玻璃(非晶质固态结构，主要由二氧化硅构成)生成的事实。在这些非晶质固态结构中，晶格振动由热效应引发。这种晶格振动是随温度变化的。对波导件中的分子或颗粒撞击的光因此进入与分子的电子的相互作用。这种相互作用也称为拉曼散射。后向散射的光能够被分成三个光谱组。除了对应于入射光波长的瑞利(Rayleigh)散射，还存在已知的斯托克斯分量(Stokes component)和反斯托克斯分量(anti-Stokes component)。与朝向较高波长转移且仅稍微随温度变化的斯托克斯分量相反，朝向较小波长转移的反斯托克斯分量是高度地随温度变化的。测量装置因此优选设计成计算在斯托克斯和反斯托克斯分量之间的强度比，测量装置为此目的优选设计成计算这两个后向散射分量的傅里叶变换(Fourier transform)且将之与参考信号的傅里叶变换比较。这给出在光波导件长度上的两个分量的强度。因此，对于光波导件的每个点的温度能够通过比较两个强度确定。