[發明專利]換熱器中溫度分布的控制方法

在審

• 申請號: 201380052313.5
• 申請日: 2013-10-02
• 公開（公告）號: CN104884893A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: J·費斯特爾;A·莫爾;M·施泰因鮑爾;U·馮·格明根;R·弗呂根
• 申請（專利權）人: 林德股份公司
• 主分類號: F28F27/02
• 分類號: F28F27/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李隆濤

技術領域

本發明涉及換熱器中溫度分布的控制方法。

背景技術

這類換熱器由現有技術已知且用于在至少兩種流體媒介之間的間接換熱。在換熱器形式為螺旋纏繞型換熱器的情況下，形成管束的多個管道圍繞芯管螺旋地纏繞，包封管束的承壓殼體限定圍繞管束的殼體空間以用于接收一種媒介，而另一媒介在所述管束中攜載，以使得兩種媒介能夠進入所述間接換熱。芯管尤其沿縱向軸線延伸，所述縱向軸線相對于按期望設置的換熱器或殼體的狀態與豎直線重合。這種螺旋纏繞型換熱器例如從文獻WO2007/014617和WO2007/009640已知。

此外，換熱器也可以形成為直管型換熱器。在這種情況下，管束的所述管道沿換熱器的殼體的縱向軸線(該縱向軸線優選水平定向)直線地或U形地延伸，并且錨固在換熱器的管板中。

此外，這種換熱器也可以是板式換熱器，所述板式換熱器具有并聯于彼此設置的多個板，散熱片相應地設置在兩個鄰近板之間，以使得能夠被媒介流過的多個并聯通道形成在鄰近板之間。散熱片被已知為側桿(也稱為邊緣條桿)的桿界定到側部，所述桿被焊接到相鄰板(和散熱片)。以這種方式，形成板式換熱器的多個并聯換熱通道，以使得例如各種媒介能夠配置成在換熱通道中逆流地穿過彼此，以實施間接換熱。

此外，已知存在形式為蓄熱器(regenerator)的換熱器，在所述換熱器中，旨在進入熱交換的媒介被相繼地引入換熱器，即，在此，例如由第一媒介給予換熱器的熱量被傳遞到隨后的第二媒介。

就前述設備而言，尤其關注能夠在能量方面以最佳方式操作所述設備。例如，在使用螺旋纏繞型換熱器的情況下，期望的是實現液相或媒介遍及所述管束的分布，該分布在殼體空間中盡可能均勻，以能夠盡可能高效地操作換熱器。直管型或板式換熱器也有類似問題，在這種情況下同樣地應該避免可能的夾點(pinch?point)(在換熱器中攜載的兩種媒介之間的最小溫差)和不均勻載荷，以及最佳地使用加熱表面。

發明內容

本發明對應地處理提供用于控制換熱器中的溫度的方法的問題，所述方法使得相應的設備可以在能量方面以最佳方式操作。

這個問題通過具有權利要求1的特征的換熱器中溫度分布的控制方法解決。

在使用根據本發明的方法的情況下，這使得換熱器中的實際溫度分布借助于設置在換熱器中、尤其形式為玻璃纖維或一些其他光學纖維的至少一個光波導件測量，光被射入至少一個光波導件并且在所述至少一個光波導件中散射的光被評估以用于確定實際溫度分布，并且在換熱器中攜載的流體媒介的至少一個流被控制以使得實際溫度分布配置成近似預先設定的目標溫度分布。

為了評估散射光，優選測量裝置連接到至少一個光波導件，所述測量裝置被安裝且旨在借助于所述光波導件測量換熱器中的實際溫度分布。

為此目的，所述測量裝置優選設計成或被用于將光或光學信號引入所述至少一個光波導件且以已知方式評估波導件中后向散射的光。這利用射入光波導件且后向散射的光學信號是高度地隨溫度變化的事實，并且因此適用于測量光波導件附近區域的溫度。允許溫度以充分高的精確度在波導件的任何期望點處確定的多個程序存在以用于評估波導件的這種光學信號。

在根據本發明的方法的優選實施方式中，測量裝置被安裝且旨在評估通過至少一個光波導件后向散射的光，所述光通過引入波導件的光的拉曼(Raman)散射而生成。這利用光波導件一般由摻雜石英玻璃(非晶質固態結構，主要由二氧化硅構成)生成的事實。在這些非晶質固態結構中，晶格振動由熱效應引發。這種晶格振動是隨溫度變化的。對波導件中的分子或顆粒撞擊的光因此進入與分子的電子的相互作用。這種相互作用也稱為拉曼散射。后向散射的光能夠被分成三個光譜組。除了對應于入射光波長的瑞利(Rayleigh)散射，還存在已知的斯托克斯分量(Stokes?component)和反斯托克斯分量(anti-Stokes?component)。與朝向較高波長轉移且僅稍微隨溫度變化的斯托克斯分量相反，朝向較小波長轉移的反斯托克斯分量是高度地隨溫度變化的。測量裝置因此優選設計成計算在斯托克斯和反斯托克斯分量之間的強度比，測量裝置為此目的優選設計成計算這兩個后向散射分量的傅里葉變換(Fourier?transform)且將之與參考信號的傅里葉變換比較。這給出在光波導件長度上的兩個分量的強度。因此，對于光波導件的每個點的溫度能夠通過比較兩個強度確定。