本發(fā)明涉及一種包括用于傳輸第一流體的多個傳熱管以便經由傳熱管在第一流體和第二流體之間傳遞熱量的熱交換器，特別是用于尿素合成的高壓熱交換器。本發(fā)明此外還涉及一種用于操作熱交換器的方法。

背景技術：

1、從現有技術知道使用熱交換器來在第一流體流和第二流體流之間交換熱能。熱交換器通常包括多個用于傳輸第一流體流的傳熱管，以便經由傳熱管將熱量傳遞到圍繞傳熱管流動的第二流體流，或者經由傳熱管從所述第二流體流吸收熱量。作為尿素合成的一部分，其中第一流體流或第二流體流具有高壓(通常大于30巴)和高溫(通常大于80℃)的熱交換器通常被使用。第一流體流通過傳熱管的傳輸從而通常與傳熱管的管壁材料的去除(特別是腐蝕性去除和/或侵蝕性去除)或沉積物分別在傳熱管內部的形成相關聯，使得傳熱管的管壁厚度在熱交換器的操作期間改變，通常是減小。傳熱管的管壁完整性的降低對于熱交換器的操作安全可能是有問題的。因此，基于按時間順序的維護間隔，通常有必要定期關閉熱交換器并測量傳熱管的管壁厚度。

2、為此目的，通常在熱交換器的非操作狀態(tài)下將測量探頭插入到相應的傳熱管中，以便確定傳熱管的內半徑或管壁厚度。測量探頭包括超聲傳感器、光學傳感器或渦電流傳感器是已知的，以便確定管壁厚度。

3、特別是就在第一流體流和/或第二流體流的壓力大于30巴且大于80℃的高溫的情況下工作的熱交換器而言，用于確定傳熱管的管壁厚度的這種類型的服務中斷通常是耗時費力的并且與高成本相關聯。

技術實現思路

1、這通過本發(fā)明來解決。本發(fā)明的目的是指定一開始命名的類型的具有優(yōu)化的可用性、特別是優(yōu)化的操作的熱交換器。

2、指定用于操作熱交換器、使得能夠優(yōu)化熱交換器的使用或操作的方法也是本發(fā)明的目的。

3、根據本發(fā)明，目的被達成，因為就一開始命名的類型的熱交換器來說，光纖傳感器分別被布置在傳熱管中的一個或更多個上，其中光纖傳感器被設計為在熱交換器的操作期間通過干涉方式探知相應的傳熱管的彈性振動、特別是固有振動，以便在熱交換器的操作期間確定相應的傳熱管的管壁厚度。

4、本發(fā)明的基礎是提高熱交換器(特別是針對第一流體和/或第二流體的高操作壓力和/或高操作溫度設計的熱交換器)的可用性的構思，因為熱交換器的至少一個(優(yōu)選地多個)傳熱管的管壁厚度在熱交換器的操作期間被確定。結果，熱交換器的操作、特別是過程管理和/或維護可以根據使用光纖傳感器確定的管壁厚度進行。具體地說，沒有必要為了確定管壁厚度而中斷熱交換器的操作。如果特別是如所描述的，光纖傳感器分別被布置在傳熱管中的一個或更多個上，則這可以被實用地實現。實際上，相應的傳熱管的管壁的管壁厚度在熱交換器的操作期間可以使用相應的光纖傳感器來確定，因為使用光纖傳感器，相應的傳熱管的彈性振動、特別是彈性振動的頻率被通過干涉方式探知。彈性振動通常是傳熱管的彈性固有振動，或者頻率是傳熱管的固有頻率。合宜地，相應的傳熱管的多個彈性固有振動或多個固有頻率可以使用光纖傳感器來探知以便確定管壁厚度。

5、熱交換器的操作表示其中第一流體被傳導通過傳熱管以便經由傳熱管與第二流體交換熱量的狀態(tài)。高操作壓力和高操作溫度分別表示第一流體和/或第二流體的大于30巴的操作壓力和第一流體和/或第二流體的大于80℃的操作溫度。特別是，操作壓力在30巴和200巴之間，優(yōu)選地大約180巴，和/或操作溫度在80℃和300℃之間，優(yōu)選地大約230℃。通常，第一流體和/或第二流體在熱交換器的操作期間具有這種類型的操作壓力和這種類型的操作溫度，或者熱交換器被設計用于這種類型的操作。因此，如果相應的光纖傳感器被設計為在分別與操作壓力和操作溫度相對應的工作壓力和工作溫度下使用或測量，則是有益的。熱交換器優(yōu)選為高壓熱交換器。優(yōu)選地，熱交換器或光纖傳感器被設計為由于原位確定和在操作中確定相應的傳熱管的管壁厚度，或者相應的傳熱管的管壁厚度使用光纖傳感器被原位和在操作中確定。

6、如果熱交換器是用于進行汽提的汽提器，則是特別有益的。如果汽提器被用于尿素合成，則是有益的。汽提器可以被實施為通過汽提(通常在傳熱管內部)來合成尿素。

7、如果光纖傳感器包括構成光學測量部段的光學測量纖維和構成光學參考部段的光學參考纖維，則是有利的，其中測量纖維以振動傳遞的方式被連接到傳熱管，優(yōu)選地纏繞傳熱管，以便使用光纖傳感器的檢測器來檢測用沿著測量部段引導的電磁波和沿著參考部段引導的電磁波創(chuàng)建的干涉信號。傳熱管的彈性振動因此可以被實用地探知。使用光纖實現測量部段和參考部段使得能夠進行高魯棒性的測量，這在熱交換器(特別是高壓熱交換器)中的使用條件下通常是必要的。在本文件中，特別是在下文中，為了更好的可讀性，尤其是在不改變所述術語的情況下，光學測量纖維和光學參考纖維以及光學測量部段和光學測量部段也被簡單地稱為測量纖維和參考纖維以及測量部段和參考部段。

8、通常，相應的傳熱管的質量變化(特別是管壁厚度的變化)導致傳熱管的彈性振動、特別是固有振動。通過探知或測量彈性振動、特別是其頻率或固有頻率，傳熱管的管壁厚度可以被確定。通常規(guī)定的是，傳熱管的彈性振動產生測量部段(特別是測量纖維)的長度的變化。合宜地，測量纖維可以以振動傳遞的方式(通常是以材料粘合的方式)被對應地連接到傳熱管，以便實現這一點。通常，測量纖維被連接到相應的傳熱管以使得與傳熱管的彈性振動相關聯的傳熱管的膨脹或收縮導致測量纖維的與傳熱管的振動相對應的彈性膨脹和松弛、特別是長度變化。參考纖維通常被布置(特別是被連接到相應的傳熱管)為使得參考纖維的長度基本上不受熱交換器管的質量變化或彈性振動變化的影響。優(yōu)選地，參考纖維和測量纖維被布置為使得所述纖維基本上受到相同的溫度影響和/或壓力影響。測量纖維和參考纖維(特別是其相應的相互作用部段)通常被布置在同一傳熱管上，或者被連接到同一傳熱管。通常，在測量纖維上或沿著測量部段傳導的電磁波被稱為測量波，并且在參考纖維上或沿著參考部段傳導的電磁波被稱為參考波。測量波和參考波可以具有由傳熱管的彈性振動引起的路徑差，特別是相位差。路徑差或相位差從而通常取決于傳熱管的彈性振動的頻率、特別是固有頻率。通常提供測量纖維和參考纖維彼此耦合以便使測量波和參考波彼此干涉以創(chuàng)建干涉信號。干涉信號(也被稱為電磁干涉波)通常取決于電磁波(特別是測量波和參考波)的路徑差、特別是相位差，以使得干涉信號對應于傳熱管的彈性振動、特別是彈性振動的頻率或固有頻率。相位差從而通常取決于傳熱管的質量，其中質量通常與傳熱管的彈性振動的固有頻率或共振頻率相關。應該理解光纖傳感器可以被相應地實施。測量波和參考波通常被實施為彼此相干以便在通過測量部段和參考部段之后通過干涉來創(chuàng)建干涉信號。如果測量波和參考波來源于共享的電磁發(fā)射源，以便形成測量波和參考波以使得它們彼此相干，則已經證明是有效的。

9、通常，傳熱管的彈性振動的一個或更多個頻率(特別是固有頻率(也被稱為共振頻率))使用光纖傳感器被探知。傳熱管的彈性振動(特別是其頻率或固有頻率)通常與傳熱管的管壁厚度相關，以使得通過探知或測量彈性振動(特別是其頻率或固有頻率)，傳熱管的管壁厚度可以被確定。通常，頻率(特別是固有頻率)隨著傳熱管的管壁厚度減小而增大。特別是，已經表明在傳熱管的彈性振動的頻率(特別是固有頻率)和傳熱管的管壁厚度之間通常存在基本線性的關系。以這種方式，魯棒的評估可以被實用地實現。合宜地，干涉信號的強度可以以時間依賴的方式被檢測。干涉信號的檢測的強度可以被轉換到數學頻率空間中進行評估(通常借助于傅里葉變換)，以便探知固有頻率、特別是多個固有頻率。，管壁厚度可以由一個或多個固有頻率被確定。合宜地，光纖傳感器可以包括一個或更多個檢測器以便檢測干涉信號。干涉信號的評估，特別是固有頻率的探知或管壁厚度的確定，可以使用電子數據采集單元來進行。電子數據采集單元可以是熱交換器的一部分，特別是光纖傳感器的一部分。電子數據采集單元可以被設計用于計算機輔助評估，并且特別是，可以被形成為使得其包括微控制器。傳熱管的管壁厚度的確定的精確度通常小于100μm。

10、測量纖維和參考纖維通常被實施為傳導電磁波，特別是分別傳導測量波和參考波。測量纖維和參考纖維通常是介質波導，介質波導通常被形成為使得它們包括石英玻璃或塑料(優(yōu)選地光纖電纜)或者由石英玻璃或塑料(優(yōu)選地光纖電纜)制成。如果在熱交換器的非操作狀態(tài)下，測量纖維或測量部段和參考纖維或參考部段基本上具有相等的長度，則是有益的。

11、測量纖維通常以振動傳遞的方式被連接到傳熱管，以使得測量纖維的長度或測量部段的長度與在熱交換器的操作期間傳熱管的彈性振動(特別是彈性振動的頻率)相對應地改變。如果為此目的，測量纖維包括以振動傳遞的方式被連接到傳熱管的相互作用部段，則是有益的。相互作用部段可以纏繞傳熱管的圓周至少一次，優(yōu)選地多次。測量纖維的相互作用部段可以圍繞傳熱管的圓周形成一個或更多個繞組，特別是2個繞組和10個繞組之間，優(yōu)選地4個繞組和7個繞組之間，通常大約5個繞組。以這種方式，傳熱管的彈性振動在熱交換器的操作期間可以高效地作用于測量纖維上?？商娲鼗蚶鄯e地，相互作用部段可以具有蜿蜒的形狀。在簡單的實施方式中，相互作用部段可以被成形為直線。測量纖維，特別是其相互作用部段，可以以振動傳遞的方式用材料粘合(特別是借助于粘合劑)被連接到傳熱管。為此目的，粘合劑可以被實施為在測量纖維(特別是其相互作用部段)和傳熱管之間產生剛性連接。

12、如果參考纖維以振動解耦的方式被連接到傳熱管，優(yōu)選地纏繞傳熱管，則是有益的。這通常被實現，因為在熱交換器的操作期間，參考纖維的長度或參考部段的長度基本上不隨著傳熱管的彈性振動(特別是彈性振動的頻率)而改變。為此目的，參考纖維可以包括以振動解耦的方式被連接到傳熱管的相互作用部段。以這種方式，類似的邊界條件可以針對測量纖維或測量部段和參考纖維或參考部段被實現，以便實現使用傳感器確定管壁厚度的高精確度。相互作用部段可以纏繞傳熱管的圓周至少一次，優(yōu)選地多次。參考纖維的相互作用部段可以圍繞傳熱管的圓周形成一個或更多個繞組，特別是2個繞組和10個繞組之間，優(yōu)選地4個繞組和7個繞組之間，通常大約為5個繞組?？商娲鼗蚶鄯e地，相互作用部段可以具有蜿蜒的形狀。在簡單的實施方式中，相互作用部段可以被成形為直線。測量纖維，特別是其相互作用部段，可以以振動解耦的方式用材料粘合(特別是借助于粘合劑)被連接到傳熱管。為此目的，粘合劑可以在測量纖維和傳熱管(特別是其相互作用部段)之間產生彈性連接。如果粘合劑被形成為使得其包括聚二甲硅氧烷(pdms)，則已經證明是有效的。優(yōu)選地，測量纖維的相互作用部段和參考纖維的相互作用部段具有相同的形狀。如果測量纖維的相互作用部段和參考纖維的相互作用部段形成圍繞傳熱管的相等數量的繞組，則是有利的。通常，測量纖維的相互作用部段和參考纖維的相互作用部段被彼此相鄰地布置在同一傳熱管上，特別是被連接到所述同一傳熱管，特別是沿著傳熱管的縱向延伸。如果相互作用部段之間的間距從而小于30mm、優(yōu)選地小于10mm，則已經證明是有效的。通常，間距從而在1mm和30mm之間，優(yōu)選地大約5mm。

13、傳熱管通常被實施用于傳導第一流體以便通過傳熱管的管壁在第一流體和第二流體之間傳遞熱量。優(yōu)選地提供，在熱交換器的操作期間，第二流體與傳熱管或管壁接觸，特別是直接與傳熱管或管壁接觸。第一流體通常為在熱交換器的操作期間通過傳熱管傳導的第一流體流。在熱交換器的操作期間，第二流體可以是通常圍繞傳熱管流動的第二流體流。

14、熱交換器通常包括用于容納第二流體的流體室，其中傳熱管在流體室內部延伸。流體室通常形成流體室的流體室壁和傳熱管之間的流體室腔，以便用流體室腔容納第二流體以用于在第一流體和第二流體之間傳遞熱量。傳熱管通常延伸穿過流體室腔。通常，提供在熱交換器的操作期間，第二流體被傳導通過流體室腔，特別是使得第二流體圍繞傳熱管流動。合宜地，流體室腔可以被實施為一個或更多個通道的形式，以便在熱交換器的操作期間使用通道來傳導第二流體。流體室通常包括至少一個流體室入口和至少一個流體室出口，以便經由流體室入口將第二流體傳導到流體室(特別是流體室腔)中，并且通常是在熱量傳遞已經在第一流體和第二流體之間發(fā)生之后，經由流體室出口再次從流體室(特別是流體室腔)移除第二流體。流體室通常被形成為使得其包括以下成分，特別是由以下成分制成：金屬，優(yōu)選地鐵合金，特別優(yōu)選地鋼。

15、通常，傳熱管至少分多部段彼此間隔開，以使得在熱交換器的操作期間，第二流體可以在傳熱管之間流過以用于與傳熱管傳遞熱量。這特別適用于流體室或其流體室腔的內部。

16、通常，第一流體和第二流體被實施為液態(tài)的和/或氣態(tài)的。例如，第一流體和第二流體可以被形成為使得它們包括以下成分，特別是由以下成分制成：液態(tài)水和氣態(tài)水?？梢蕴峁┑谝涣黧w和第二流體被實施為使得它們包括以下成分，特別是由以下成分制成：液態(tài)介質和氣態(tài)介質，其中相應流體的液態(tài)介質和氣態(tài)介質沿相反的方向流過熱交換器，通常使得它們彼此接觸。例如，第一流體可以被形成為使得其包括液態(tài)介質和氣態(tài)介質，其中在相應的傳熱管中，介質沿相反的方向流過傳熱管，使得它們彼此接觸。

17、傳熱管通常在第一管板和第二管板之間延伸，其中管板界定用于容納第二流體的流體室腔，其中傳熱管終止于相應管板的貫通開口中，或者被引導通過貫通開口。通常，通過板中的一個的貫通開口進給的流體通過傳熱管被傳導到另一個管板的貫通開口。傳熱管通常以流體密封的方式被連接到管板。通常，相應的管板被實施為是具有相對于管板的縱向延伸橫向地(特別是正交地)定向的多個流動通道的板形的，所述流動通道形成相應的貫通開口。管板可以被實施為流體室的流體室壁的部分。熱交換器通常包括至少一個這種類型的第一管板和至少一個這種類型的第二管板。管板通常被形成為使得它們包括以下成分，特別是由以下成分制成：金屬，優(yōu)選地鐵合金，特別優(yōu)選地鋼。

18、在流體室中，一個或更多個流體引導表面可以存在，以便使用流體引導表面來限定第二流體的流動路徑。相應的流體引導表面通常被實施為分部段阻止第二流體在傳熱管之間的流體流動。流體引導表面可以限定具有多個偏轉曲線的流動路徑，第二流體從流體室入口沿著所述流體路徑被引導到流體室出口。例如，流動路徑可以具有蜿蜒的形狀。通常，多個傳熱管穿過相應的引導表面。通常，與傳熱管相交并且彼此間隔開的多個引導表面被提供。相應的流體引導表面通常相對于傳熱管的縱向延伸被橫向地(特別是正交地)定向。通常，在傳熱管的縱向方向上彼此間隔開的多個流體引導表面被提供。通常，多個傳熱管之間的中間空間被相應的流體引導表面基本上封閉，以便阻止第二流體流過中間空間。相應的流體引導表面可以被實施為封閉傳熱管之間的中間空間的大部分，以用于第二流體在穿過流體室的截面中的流動。流體引導表面可以使用被布置在流體室中的引導壁來形成。流體引導表面通常被實施為板形。流體室通常包括一個或更多個這種類型的引導表面。

19、通常，多個傳熱管通過穩(wěn)定元件相互連接以便在熱交換器的操作期間穩(wěn)定傳熱管。相應的穩(wěn)定元件可以被實施為板形，其中穩(wěn)定元件的縱向延伸通常相對于通過穩(wěn)定元件連接的傳熱管的縱向延伸被橫向地(特別是正交地)定向。通常，傳熱管穿過穩(wěn)定元件。穩(wěn)定元件通常被稱為擋板。通常，彼此間隔開并且將傳熱管相互連接的多個穩(wěn)定元件沿著傳熱管的縱向延伸被提供。特別地，流體引導表面可以由穩(wěn)定元件形成。穩(wěn)定元件于是既可以用于穩(wěn)定傳熱管，又可以用于限定第二流體的流動路徑。

20、通常，相應的光纖傳感器的測量纖維在流體室的內部以振動傳遞的方式被連接到相應的傳熱管。如果光纖傳感器的檢測器被布置在流體室(特別是流體室腔的外部)以用于檢測沿著測量部段引導的電磁波和沿著參考部段引導的電磁波的干涉信號。通常，電子數據采集單元也被布置在流體室(特別是流體室腔)的外部。結果，檢測器和電子數據采集單元被保護不受特別是第一流體和第二流體的荷載、特別是壓力荷載和/或溫度荷載的影響。通常，測量纖維和參考纖維在熱交換器的操作期間至少分部段延伸穿過流體室(特別是流體室腔)或者穿過第二流體。通常，測量纖維的相互作用部段和參考纖維的相互作用部段被連接到流體室內部的相應的傳熱管。流體室可以包括一個或更多個光纖饋通件，利用光纖饋通件，測量纖維和參考纖維以流體密封的方式被引導通過流體室的流體室壁，特別是被引導出流體室。

21、合宜地，光纖傳感器可以包括用于產生和發(fā)射電磁波(特別是測量波和參考波)的電磁發(fā)射源，優(yōu)選地激光器，其中電磁發(fā)射源被耦合到測量纖維和參考纖維以便將電磁波引入到測量纖維和參考纖維中。被引入到測量纖維和參考纖維中的電磁波通常彼此相干，以使得電磁波可以在通過測量部段和參考部段之后創(chuàng)建干涉或干涉信號。如果電磁發(fā)射源或電磁波(特別是測量波和參考波)具有大于0.5mm、特別是大于1mm、優(yōu)選地大于2mm、特別優(yōu)選地大于5mm的相干長度，則是有利的。通常，相干長度在1mm和10mm之間。優(yōu)選地，電磁發(fā)射源(特別是激光器)被實施為發(fā)射波長在500nm和2000nm之間、特別是在1000nm和1500nm之間、優(yōu)選為大約1300nm的電磁波，特別是光波。如果激光器被構建為用垂直腔表面發(fā)射激光二極管(vcsel)發(fā)射電磁波，則是有利的。干涉信號通常具有基本上周期性的結構。如果在饋送方向上電磁發(fā)射源下游，光學隔離器(也被稱為光學二極管)被布置在下游，以便最小化(特別是防止)對電磁發(fā)射源的電磁背反射，則是有益的。饋送方向通常表示電磁波使用電磁發(fā)射源沿其被饋送到測量纖維和參考纖維的方向。

22、已經表明如果相干長度在10μm和500μm之間、特別是在20μm和100μm之間、優(yōu)選地在25μm和50μm之間、例如大約30μm，則也可以確定管壁厚度，盡管就魯棒性而言不是那么優(yōu)選的。通常，干涉信號在這種情況下具有非周期性結構，非周期性結構具有最大值、特別是多個極大值。干涉信號或非周期性結構通常包括一個或更多個類似高斯函數的子結構。干涉信號(特別是類似高斯函數的子結構)的最大值(特別是多個極大值之間的距離)通常對應于測量波和參考波之間的路徑差。如果在熱交換器的非操作狀態(tài)下，測量纖維或測量部段的長度與參考纖維或參考部段的長度之間的長度差小于相干長度，那么是有益的。

23、如果測量纖維和參考纖維分別包括反射元件或者連接到此類反射元件，以便使用反射元件來反射沿著測量部段和參考部段傳導的電磁波，特別是分別沿著測量部段和參考部段反射回來，則是有利的。通常，利用反射元件，測量波在通過測量部段之后被反射回來，并且參考波在通過參考部段之后被反射回來，分別沿著測量部段和參考部段。反射元件優(yōu)選地包括反射表面以便反射相應的電磁波。如果反射元件或反射表面具有大于90％、特別是大于95％、優(yōu)選地大于98％的反射率，則是合宜的。反射元件可以是鏡子。如果這種類型的反射元件分別被布置在測量纖維和參考纖維的纖維端部處，則已經證明是有效的。通常，纖維端部是測量纖維和參考纖維的纖維端部中的被布置在具有電磁發(fā)射源的電磁波的饋送方向上沿著相應纖維的下游的一個。反射元件通常被布置在饋送方向上沿著相應纖維的測量部段和參考部段的下游。反射元件可以被形成為使得其包括被布置在測量纖維和參考纖維的纖維端部處的金屬層，特別是由被布置在測量纖維和參考纖維的纖維端部處的金屬層形成。金屬層可以被形成為使得其包括金、銀和/或鋁，特別是由金、銀和/或鋁制成。優(yōu)選地，金屬層使用濺射法被施加到纖維端部。反射元件可以是布拉格(bragg)鏡，特別是電介質鏡。反射元件可以被形成為使得其包括可以相互堆疊施加的一個或更多個薄膜。薄膜可以使用薄膜沉積被施加。薄膜可以被形成為使得其包括氟化鎂、二氧化硅、氧化鉭(v)、硫化鋅和/或二氧化鈦，特別是基本上由氟化鎂、二氧化硅、氧化鉭(v)、硫化鋅和/或二氧化鈦制成。

24、優(yōu)選地，光纖傳感器可以具有根據邁克爾遜(michelson)干涉儀的類型的干涉儀設計，其中電磁波經由測量纖維沿著測量部段以及經由參考纖維沿著參考部段行進，在測量部段和參考部段的相應端部(特別是相應的纖維端部)處被反射，以便疊加經反射的電磁波以創(chuàng)建干涉信號。

25、如果測量纖維和參考纖維在耦合位點處彼此耦合以便使用沿著測量部段傳輸的電磁波和沿著參考部段傳輸的電磁波來創(chuàng)建干涉信號，則是有益的。耦合位點通常通過測量纖維和參考纖維的機械連接來實現。

26、如果光纖傳感器包括具有多個輸入線和多個輸出線的光學耦合器，其中輸入線和輸出線彼此連接以用于分布式傳輸電磁波，則已經證明是有效的。光學耦合器可以形成耦合位點。通常，輸入線和輸出線被連接為使得經由輸入線饋送到光學耦合器的電磁波被傳輸到多個輸出線，并且經由輸出線中的一個饋送到光學耦合器的電磁波被傳輸到多個輸入線。如果電磁發(fā)射源被連接到輸入線中的一個，并且測量纖維和參考纖維分別被連接到輸出線中的一個，以使得使用發(fā)射源被引入到輸入線中的電磁波經由輸出線被傳導到測量纖維和參考纖維中，則是實用的。通常，測量纖維和參考纖維分別被連接到輸出線以使得經由測量纖維和參考纖維被引入到輸出線中的電磁波(特別是沿著測量纖維和參考纖維反射回來的電磁波)被傳輸到輸入線中的一個或更多個，以使得電磁波在相應的輸入線處被作為干涉信號輸出。合宜地，用于檢測干涉信號的檢測器可以被布置在輸入線中的一個或更多個上。如果檢測器(其優(yōu)選地被形成為使得其包括光電二極管)分別被連接到輸入線中的一個或更多個，以便在輸入線處使用相應的檢測器來將分別沿著測量纖維和參考纖維反射回到輸出線中的電磁波作為干涉信號檢測，則是有益的。例如，光學耦合器可以包括至少三個輸入線和至少兩個輸出線，其中電磁發(fā)射源連接到輸入線中的一個，并且檢測器分別連接到其他的兩個輸入線，并且其中測量纖維連接到輸出線中的一個，并且參考纖維連接到另一個輸出線。

27、檢測器可以被實施為以時間依賴的方式檢測干涉信號，特別是干涉信號的強度。檢測器通常是光電子檢測器，其通常被實施為使得其包括光電二極管或者就是光電二極管。檢測器通常被連接到電子數據采集單元以用于傳送數據。

28、第二流體在熱交換器的操作期間通常具有大于30巴、特別是在30巴和200巴之間、優(yōu)選地大約180巴的壓力和/或大于80℃、特別是在80℃和300℃之間、優(yōu)選地大約230℃的溫度。第一流體可以具有比第二流體更高的壓力和/或更高的溫度。通常，提供在熱交換器的操作期間測量纖維至少分部段延伸穿過第二流體，或者熱交換器被實施為使得在熱交換器的操作期間測量纖維至少分部段延伸穿過第二流體。如果光纖傳感器被實施為使得測量纖維和參考纖維可以在大于30巴的工作壓力和/或大于80℃的工作溫度下被使用，則是有益的。特別地，如果工作壓力在30巴和200巴之間、優(yōu)選地大約180巴，和/或工作溫度在80℃和300℃之間、優(yōu)選地大約230℃，則相應地是有益的。

29、如果測量纖維和參考纖維至少分部段在保護護套內部延伸以用于保護不受環(huán)境壓力和/或環(huán)境溫度的影響，則是有利的。通常，保護護套被形成為使得其包括金屬，特別是由金屬制成，特別是使得其包括銅和/或鐵、優(yōu)選地鋼、特別優(yōu)選地奧氏體鋼，或者由銅和/或鐵、優(yōu)選地鋼、特別優(yōu)選地奧氏體鋼制成?？商娲?，保護護套可以被形成為使得其包括塑料(特別是聚酰亞胺)，特別是基本上由塑料(特別是聚酰亞胺)制成。如果測量纖維的一部段和參考纖維的一部段(該部段在熱交換器的操作期間在流體室內部延伸，特別是穿過第二流體)在這種類型的保護護套內部延伸，則是有益的。部段可以被形成為使得其包括測量纖維和參考纖維的在流體室內部延伸的(特別是基本上整個)縱向延伸的主要部分。保護護套可以被實現為使得其包括或者就是被施加到測量纖維和參考纖維的涂層。測量纖維和參考纖維分別可以被實施為光學電纜的一部分，其中保護護套形成光學電纜的外套。

30、如果被布置在各種傳熱管上以用于確定相應的管壁厚度的多個光纖傳感器具有共享的電磁發(fā)射源，則是有利的。合宜地，電磁發(fā)射源可以被耦合到光纖傳感器的測量纖維和參考纖維以使得使用電磁發(fā)射源產生的電磁波被切分并且被傳導到測量纖維和參考纖維中。這可以使用連接電磁發(fā)射源與測量纖維和參考纖維以用于傳輸電磁波的一個或更多個光學饋送纖維來實現。合宜地，饋送纖維可以包括主分支和從主分支分出去的多個側分支，以使得使用電磁發(fā)射源被傳導到主分支中的電磁波被切分到側分支中以便經由側分支將電磁波引導到相應的光纖傳感器的測量纖維和參考纖維。相應的光纖傳感器可以包括光學耦合器，特別是前述的光學耦合器，其中饋送纖維被連接到相應的光學耦合器的輸入線，以便經由饋送纖維將電磁波饋送到輸入線中。合宜地，一個側分支各自可以分別被連接到相應的光纖傳感器的輸入線以用于傳輸電磁波。

31、如果被布置在各種傳熱管上以用于確定相應的管壁厚度的多個光纖傳感器具有共享的電子數據采集單元(特別是前述的電子數據采集單元)或者被連接到此類單元，則是有益的。

32、如果光纖傳感器具有多個電磁發(fā)射源，多個電磁發(fā)射源具有其可產生的電磁波的不同波長和/或相干長度不同，則是有利的。電磁發(fā)射源可以如本文件中描述的那樣被實施。如果電磁發(fā)射源被耦合到測量纖維和參考纖維以使得使用不同的發(fā)射源產生的電磁波可以以疊加的方式經由測量纖維和參考纖維被傳輸，則是有益的。如果多個檢測器被提供，其中檢測器被實施和/或連接到測量纖維和參考纖維(特別是經由光學耦合器)，以使得各種干涉信號使用檢測器被檢測，則是有利的。如果檢測器經由波長選擇的解復用器被耦合到測量纖維和參考纖維，以便在解復用器的不同輸出處輸出來自不同波長的電磁波的干涉信號，則是實用的。檢測器在這種情況下通常被連接到解復用器的不同輸出以用于檢測干涉信號。解復用器的輸入可以被連接到測量纖維和參考纖維(通常是經由光學耦合器)以用于傳輸電磁波。不同的發(fā)射源于是通常具有從而可以被生成的不同波長的電磁波。

33、為了高精度地確定管壁厚度，如果管壁厚度和傳熱管的彈性振動的一個或更多個固有頻率之間的相關函數被建立，則是有利的。相關函數可以被建立為使得其取決于傳熱管的材料和尺寸(特別是直徑和/或長度)?？商娲鼗蚶鄯e地，相關函數可以通過校準來建立，其中通常傳熱管的彈性振動的固有頻率在傳熱管的不同的已知的管壁厚度下被測量。

34、通常，光纖傳感器，特別是其測量纖維或參考纖維，分別被布置在熱交換器的多個傳熱管上。還可以使多個光纖傳感器分別被布置在多個傳熱管上。傳熱管通常被形成為使得其包括金屬、特別是鐵合金、優(yōu)選地鋼合金，特別是由金屬、特別是鐵合金、優(yōu)選地鋼合金制成。

35、通常，光纖傳感器，特別是其測量纖維或參考纖維，被布置在相應的傳熱管上的布置區(qū)域中。布置區(qū)域優(yōu)選地為其中優(yōu)選地在熱交換器的操作期間發(fā)生腐蝕的區(qū)域。布置區(qū)域通常取決于生產能力。如果相應的光纖傳感器(特別是其測量纖維或參考纖維)被布置在相應的傳熱管上的布置區(qū)域中，則是有益的，其中布置區(qū)域(特別是在第一流體通過傳熱管的流動方向上，從傳熱管進入流體室(特別是流體室腔)中的進入口開始，沿著傳熱管的縱向延伸)由流體室的或流體室腔的內部的傳熱管的縱向延伸的三分之二限定。具體地說，相應的傳熱管的布置區(qū)域可以延伸，特別是在第一流體通過傳熱管的流動方向上，通常從傳熱管進入流體室(特別是流體室腔)中的進入口開始，沿著傳熱管的縱向延伸，在流體室的或流體室腔的內部以熱交換器管的縱向延伸的30％、特別是20％、優(yōu)選地10％的長度延伸。如果熱交換器(特別是汽提器)是用于生產尿素(特別是用于尿素合成)的尿素裝置的一部分，則這優(yōu)選地適用，其中尿素裝置具有小于2700mtpd(公噸/天)的生產能力。可替代地，相應的傳熱管的布置區(qū)域可以由流體室的或流體室腔的內部的傳熱管的縱向延伸的三分之二的部段限定，特別是在第一流體流過傳熱管(通常是沿著傳熱管的縱向延伸從傳熱管的進入口開始流到流體室(特別是流體室腔)中)的流動方向上。如果熱交換器(特別是汽提器)是用于生產尿素(特別是用于尿素合成)的尿素裝置的一部分，則這優(yōu)選地適用，其中尿素裝置具有大于或等于2700mtpd(公噸/天)的生產能力。已經表明，通常傳熱管的材料去除或磨損在相應的傳熱管的該布置區(qū)域中特別大，這就是為什么將光纖傳感器定位在所述區(qū)域中是有益的原因。通常，布置區(qū)域(特別是在第一流體流過傳熱管的流動方向上)被布置在流體室的長度或流體室腔的長度的三分之一和/或三分之二中。流體室的長度或流體室腔的長度的中心的區(qū)域從而在三分之二是優(yōu)選的。

36、另一個目的用一開始命名的類型的用于操作熱交換器的方法來達成，如果在一個或更多個傳熱管(利用傳熱管，第一流體被傳輸以便經由傳熱管在第一流體和第二流體之間傳遞熱量)上，光纖傳感器分別被布置，其中相應的傳熱管的彈性振動(特別是固有振動)在熱交換器的操作期間使用光纖傳感器被通過干涉方式探知，以便在熱交換器的操作期間確定相應的傳熱管的管壁厚度。方法特別是可以使用前述熱交換器來實現。通常，傳熱管的管壁厚度在傳熱管的截面中表示傳熱管的管壁的內表面和外表面之間的(特別是徑向)距離。通常，第二流體位于傳熱管的外部，以使得熱量通過傳熱管的管壁在第一流體和第二流體之間傳送。

37、特別是如前所述，熱交換器中的相應的傳熱管的管壁的管壁厚度的魯棒的確定(特別是在高壓和/或高溫環(huán)境中)因此在熱交換器的操作期間能夠實現。結果，熱交換器的操作(特別是過程管理和/或維護)可以根據使用光纖傳感器確定的管壁厚度進行。以這種方式，熱交換器的優(yōu)化的可用性和熱交換器的優(yōu)化的操作成為可能。

38、應該理解用于操作熱交換器的方法可以根據在本文件中(特別是在前面)在熱交換器的范圍內描述的特征和效果來實施。就方法而言，同樣也適用于熱交換器。

39、如果光纖傳感器包括構成測量部段的光學測量纖維和構成參考部段的光學參考纖維，則是有利的，其中測量纖維以振動傳遞的方式被連接到傳熱管，其中傳熱管的彈性振動(特別是彈性振動的頻率)通過檢測(特別是測量)來自沿著測量部段引導的電磁波和沿著參考部段引導的電磁波的干涉信號來探知。通常，在沿著測量部段引導的電磁波和沿著參考部段引導的電磁波之間產生干涉，以使得電磁波創(chuàng)建干涉信號。干涉信號通常使用檢測器來檢測，以便使用檢測到的干涉信號來探知傳熱管的彈性振動的頻率(特別是固有頻率)。彈性振動的多個頻率(特別是固有頻率)可以被探知。，可以由一個頻率或多個頻率(特別是固有頻率)確定管壁厚度。

40、優(yōu)選地，光纖傳感器被實施為以小于100μm的精確度確定傳熱管的管壁厚度。

41、如果用于操作熱交換器的方法被用于尿素合成，則是特別有益的。熱交換器可以，特別是為了尿素合成，被實施為用于汽提的汽提器，其中通常提供的是，具有相反的流動方向的液相和氣相被使得彼此接觸，通常在傳熱管的內部。如果第一介質沿流動方向流過相應的傳熱管，并且第二介質沿與流動方向相反的方向流過傳熱管，以便彼此發(fā)生反應，則是有益的，其中介質中的一個通常為液態(tài)，并且另一介質為氣態(tài)。這通常發(fā)生在流體室或流體室腔的內部。第一流體可以被形成為使得其包括第一介質和第二介質，或者由第一介質和第二介質制成。如果傳熱管和第一流體流過傳熱管的流動方向的取向基本上是垂直的，特別是如果熱交換器是汽提器，則是有益的。熱交換器或汽提器通常包括多個、特別是多于10個、優(yōu)選地多于50個、尤其優(yōu)選地多于100個、特別優(yōu)選地多于1000個傳熱管。

42、通常，熱交換器(特別是如果所述熱交換器是汽提器)包括第一介質經由其被饋送到傳熱管中的第一入口和第二介質經由其被饋送到傳熱管中的第二入口，以使得在流體室或流體室腔的內部，介質以相反的流動方向流過傳熱管以便彼此發(fā)生反應。關于流體室腔，第一入口和第二入口通常在傳熱管的不同端部處以流體傳導的方式被連接到傳熱管。熱交換器通常包括用于從傳熱管移除通過第一介質和第二介質之間的反應形成的產物的至少一個出口。實用地，熱交換器可以包括第一產物可以經由其從傳熱管被移除的第一出口和第二產物可以經由其從傳熱管被移除的第二出口，其中關于流體室腔，出口在傳熱管的不同端部處以流體傳導的方式被連接到傳熱管。第一產物和第二產物通常是借助于第一介質和第二介質之間的反應或者是作為第一介質和第二介質之間的反應的結果而形成的。如果熱交換器被實施為汽提器，則這特別適用。

43、對于尿素合成，第一介質通常被形成為使得其包括以下成分，特別是由以下成分制成：尿素、氨基甲酸銨和氨，并且第二介質被形成為使得其包括氣態(tài)二氧化碳(co2)，特別是由氣態(tài)co2制成。以這種方式，尿素(特別是高純度的尿素)可以作為產物(特別是第一產物)被分離，尿素被引導出傳熱管，通常是在傳熱管的端部中的一個端部處或者經由第一出口。合宜地，所形成的工藝氣體，通常是氣態(tài)氨(nh3)和/或氣態(tài)二氧化碳(co2)，可以被引導出傳熱管，通常是在傳熱管的另一個端部處或者經由第二出口。第二流體可以被形成為使得其包括液態(tài)水和/或氣態(tài)水，特別是由液態(tài)水和/或氣態(tài)水制成。汽提器可以如在本文件中特別是關于熱交換器描述的那樣被實施和操作。

44、如果使用測量纖維或參考纖維引導的電磁波具有大于2mm、特別是大于5mm的相干長度，則是合宜的。結果，魯棒的干涉信號可以通過產生沿著測量部段引導的電磁波和沿著參考部段引導的電磁波之間的干涉來實現。特別地，相干長度可以如前文中所描述的那樣。

45、第二流體通常具有大于30巴、特別是30巴和200巴之間、優(yōu)選地大約180巴的壓力和/或大于80℃、特別是在80℃和300℃之間、優(yōu)選地大約230℃的溫度。

46、應該理解光纖傳感器及其在傳熱管上的實施方案和/或布置通常是指其上布置光纖傳感器的傳熱管、或者光纖傳感器被連接到其以用于測量傳熱管的管壁厚度的傳熱管。合宜地，多個光纖傳感器可以被布置在各種傳熱管上或者被連接到各種傳熱管，特別是通過本文件中描述的相應的實現被布置或被連接。