本发明涉及一种包括用于传输第一流体的传热管以便经由传热管在第一流体和第二流体之间传递热量的热交换器，特别是用于尿素合成的高压热交换器。本发明此外还涉及一种用于操作热交换器的方法。
背景技术：
1、从现有技术知道使用热交换器来在第一流体流和第二流体流之间交换热能。热交换器通常包括用于传输第一流体流的多个传热管，以便经由传热管将热量传递到围绕传热管流动的第二流体流，或者经由传热管从所述第二流体流吸收热量。作为尿素合成的一部分，其中第一流体流或第二流体流具有高压(通常大于30巴)和高温(通常为大于80℃)的热交换器通常被使用。第一流体流通过传热管的传输从而通常与传热管的管壁材料的去除(特别是腐蚀性去除和/或侵蚀性去除)或沉积物分别在传热管内部的形成相关联，使得传热管的管壁厚度在热交换器的操作期间改变，特别是减小。传热管的管壁完整性的降低对于热交换器的操作安全可能是成问题的。因此，基于按时间顺序的维护间隔，通常有必要定期关闭热交换器并测量传热管的管壁厚度。
2、为此目的，通常在热交换器的非操作状态下将测量探头插入到相应的传热管中，以便确定传热管的内径或管壁厚度。测量探头包括超声传感器、光学传感器或涡电流传感器是已知的，以便确定管壁厚度。
3、特别是就在第一流体流和/或第二流体流的压力大于30巴且大于80℃的高温的情况下工作的热交换器而言，用于确定传热管的管壁厚度的这种类型的服务中断通常是耗时费力的并且与高成本相关联。
技术实现思路
1、这通过本发明来解决。本发明的目的是指定一开始命名的类型的具有优化的可用性、特别是优化的操作的热交换器。
2、指定用于操作热交换器、使得能够优化热交换器的使用或操作的方法也是本发明的目的。
3、根据本发明，目的以这样的方式被达成，即，就一开始命名的类型的热交换器来说，超声传感器分别被布置在传热管中的一个或更多个上以用于原位确定传热管的管壁厚度，其中相应的超声传感器是针对大于30巴的工作压力和/或大于80℃的工作温度设计的，其中相应的超声传感器被连接到电子数据采集单元以用于传送数据，以便在热交换器的操作期间将测量数据传送给电子数据采集单元。
4、本发明的基础是改进针对第一流体和/或第二流体的高操作压力和/或高操作温度设计的热交换器的可用性的构思，因为热交换器的传热管的管壁厚度被原位确定，也就是说，在热交换器或传热管上局部地被确定，并且通常是在操作中，也就是说，在热交换器的操作期间。结果，热交换器的操作、特别是过程管理和/或维护可以根据确定的管壁厚度进行。具体地说，没有必要为了确定管壁厚度而中断热交换器的操作。
5、热交换器的操作表示其中第一流体被传导通过传热管以便经由传热管与第二流体交换热量的状态。高操作压力和高操作温度分别表示第一流体和/或第二流体的大于30巴的操作压力和大于80℃的操作温度。特别是，操作压力在30巴和200巴之间，优选地大约180巴，和/或操作温度在80℃和300℃之间，优选地大约230℃。通常，第一流体和/或第二流体在热交换器的操作期间具有这种类型的操作压力和这种类型的操作温度，或者热交换器被设计用于这种类型的操作。因此，如果相应的超声传感器具有分别与操作压力和操作温度相对应的工作压力和工作温度，则是有益的。热交换器优选为高压热交换器。
6、如果热交换器是用于进行汽提的汽提器，则是特别有益的。如果汽提器被用于尿素合成，则是有益的。汽提器可以被实施为通过汽提(通常在传热管内部)来合成尿素。
7、通常，相应的超声传感器被布置在相应的传热管上以使得超声传感器在热交换器的操作期间被安设在流体中的一个中，优选地在第二流体中。如果相应的超声传感器在热交换器的操作期间被布置在传热管的外部(通常是在第二流体中)，则已经证明是有效的。通常，在热交换器的操作期间，第二流体具有前述操作压力和/或前述操作温度，或者热交换器被实施用于这种类型的操作。超声传感器通常被布置在相应的传热管的管壁上，以便通过将超声信号发射到管壁中来确定管壁厚度。通常，超声信号可以被发射，并且反射的超声信号使用超声传感器来检测。热交换器通常包括一个、优选地多个这种类型的超声传感器。通常，热交换器或超声传感器被实施用于相应的传热管的管壁厚度的原位确定和在操作中确定，或者相应的传热管的管壁厚度使用超声传感器被原位和在操作中确定。
8、如果相应的超声传感器被连接到电子数据采集单元以用于传送数据，则是合宜的。结果，测量数据在热交换器的操作期间可以从超声传感器被传送到数据采集单元。为了传送数据，超声传感器和数据采集单元通常被连接到信号线，特别是电信号线。优选地，信号线被实施用于对称信号传送。信号线通常被实施为电缆的形式。信号线优选为同轴电缆。多个电子数据采集单元可以被提供，其中不同的超声传感器可以被连接到各种电子数据采集单元以用于传送数据。多个超声传感器可以被连接到同一电子数据采集单元以用于传送数据。可以提供相应的超声传感器使用超声传感器为传送数据而被连接到的电子数据采集单元来控制。
9、传热管通常被实施用于传导第一流体以便通过传热管的管壁在第一流体和第二流体之间传送热量。优选地提供，在热交换器的操作期间，第二流体与传热管或管壁接触，特别是直接与传热管或管壁接触。第一流体通常为在热交换器的操作期间通过传热管传导的第一流体流。在热交换器的操作期间，第二流体可以是通常围绕传热管流动的第二流体流。第二流体通常具有大于30巴、特别是在30巴和200巴之间、优选地大约180巴的压力、和/或大于80℃、特别是在80℃和300℃之间、优选地大约230℃的温度。第一流体可以具有比第二流体高的压力和/或高的温度。
10、热交换器通常具有用于容纳第二流体的流体室，其中传热管在流体室内部延伸。流体室通常形成在流体室的流体室壁和传热管之间的流体室腔，以便用流体室腔容纳第二流体以用于在第一流体和第二流体之间传递热量。传热管通常延伸穿过流体室腔。通常，提供在热交换器的操作期间，第二流体被传导通过流体室腔，特别是使得第二流体围绕传热管流动。合宜地，流体室腔可以被实施为一个或更多个通道的形式，以便在热交换器的操作期间使用通道来传导第二流体。流体室通常包括至少一个流体室入口和至少一个流体室出口，以便经由流体室入口将第二流体传导到流体室(特别是流体室腔)中，并且经由流体室出口再次从流体室(特别是流体室腔)移除第二流体，通常是在热量传递已经在第一流体和第二流体之间发生之后。流体室通常被形成为使得它包括以下成分，特别是由以下成分制成：金属，优选地铁合金，特别优选地钢合金，例如奥氏体钢。
11、通常，传热管至少分部段地彼此间隔开，以使得在热交换器的操作期间，第二流体可以在传热管之间流过以用于与传热管传递热量。这特别适用于流体室或其流体室腔的内部。
12、通常，第一流体和第二流体被实施为液态的和/或气态的。例如，第一流体和第二流体可以被形成为使得它们包括以下成分，特别是由以下成分制成：液态水和气态水。可以提供第一流体和第二流体被实施为使得它们包括以下成分，特别是由以下成分制成：液态介质和气态介质，其中在热交换器的操作期间，相应流体的液态介质和气态介质沿相反的方向流过热交换器，通常使得它们彼此接触。例如，第一流体可以被形成为使得它包括液态介质和气态介质，其中在相应的传热管中，介质沿相反的方向流过传热管，特别是使得它们在热交换器的操作期间彼此接触。
13、传热管通常在第一管板和第二管板之间延伸，其中管板界定用于容纳第二流体的流体室腔，其中传热管终止于相应管板的贯通开口中，或者被引导通过贯通开口。通常，通过板中的一个的贯通开口进给的流体通过传热管被传导到另一个板的贯通开口。传热管通常以流体密封的方式被连接到管板。通常，相应的管板被实施为具有相对于管板的纵向延伸横向地(特别是正交地)定向的多个流动通道的板形，所述流动通道形成相应的贯通开口。管板可以被实施为流体室的流体室壁的部分。热交换器通常包括至少一个这种类型的第一管板和至少一个这种类型的第二管板。管板通常被形成为使得它们包括以下成分，特别是由以下成分制成：金属，优选地铁合金，特别优选地钢合金，例如奥氏体钢。
14、在流体室中，一个或更多个流体引导表面可以存在，以便使用流体引导表面来限定第二流体的流动路径。相应的流体引导表面通常被实施为分部段阻止第二流体在传热管之间的流体流动。流体引导表面可以限定具有多个偏转曲线的流动路径，第二流体从流体室入口沿着所述流体路径被引导到流体室出口。例如，流动路径可以具有蜿蜒的形状。通常，多个传热管穿过相应的引导表面。通常，与传热管相交并且彼此间隔开的多个引导表面被提供。相应的流体引导表面通常相对于传热管的纵向延伸被横向地(特别是正交地)定向。通常，在传热管的纵向方向上彼此间隔开的多个流体引导表面被提供。通常，多个传热管之间的中间空间被相应的流体引导表面基本上封闭，以便阻止第二流体流过中间空间。相应的流体引导表面可以被实施为封闭传热管之间的中间空间的大部分，以用于第二流体在穿过流体室的截面中的流动。流体引导表面可以使用被布置在流体室中的引导壁来形成。流体引导表面通常被实施为板形。流体室通常包括一个或更多个这种类型的引导表面。
15、通常，多个传热管通过稳定元件相互连接以便在热交换器的操作期间稳定传热管。相应的稳定元件可以被实施为板形，其中稳定元件的纵向延伸通常相对于通过稳定元件连接的传热管的纵向延伸被横向地、特别是正交地定向。通常，传热管穿过稳定元件。稳定元件通常被称为挡板。通常，彼此间隔开并且将传热管相互连接的多个稳定元件沿着传热管的纵向延伸被提供。具体地说，流体引导表面可以由稳定元件形成。稳定元件于是既可以用于稳定传热管，又可以用于限定第二流体的流动路径。
16、如果相应的超声传感器被布置在相应的传热管上的布置区域中，则是有益的，其中布置区域(特别是在第一流体流过传热管的流动方向上)由传热管在流体室内部或流体室腔内部的纵向延伸的三分之一限定。相应的传热管的布置区域特别是沿第一流体的流动方向、通常是从传热管的进入处开始沿着传热管的纵向延伸而延伸到流体室中，具有传热管在流体室内部或流体室腔内部的纵向延伸的30％、特别是20％、优选10％的长度。已经显示，传热管的材料去除或磨损在相应的传热管的这个布置区域中通常尤其大，由于这个原因，有益的是将超声传感器定位在所述区域中。
17、如果电子数据采集单元被布置在流体室(特别是流体室腔)的外部，则是有利的。结果，电子数据采集单元被保护不受特别是第一流体和第二流体的荷载、特别是压力荷载和/或温度荷载的影响。数据采集单元通常包括微控制器，或者可以被实施为计算机。电子数据采集单元通常被实施为，在大多数情况下，经由一个或更多个硬件接口从超声传感器中的一个或更多个接收测量数据。电子数据采集单元可以被实施为处理、收集和/或发送测量数据。例如，测量数据可以从电子数据采集单元被发送到电子中央数据单元，电子中央数据单元可以被实施为向使用者输出数据和/或显示所述数据，特别是以被处理的方式。通常，热交换器包括一个或更多个电子数据采集单元。
18、如果相应的超声传感器被连接到数据采集单元以用于经由信号线传送数据，则已经证明是有效的，其中信号线特别是在流体室中延伸，至少在优选由金属制成的保护管内部分部段延伸，以便保护信号线，特别是保护信号线不受第一流体或第二流体施加的荷载的影响。如果保护管形成与第一流体和第二流体分离的体积，则是有利的，信号线在所述体积的内部延伸，特别是穿过所述体积。合宜地，保护管可以以对应的方式被连接到超声传感器。所述体积通常与流体室腔分离。通常，信号线在流体室中的保护管的内部延伸。保护管通常从相应的超声传感器延伸到流体室的、特别是流体室腔的流体室壁。如果保护管被连接到相应的超声传感器的传感器壳体以使得保护管在热交换器的操作期间(优选与传感器壳体一起)限定与第一流体和第二流体分离的体积、或与流体室腔分离的体积(信号线在所述体积中延伸)，则是有利的。保护管通常以流体密封的方式被连接到相应的超声传感器、特别是其传感器壳体。保护管可以以流体密封的方式被连接到流体室的、特别是流体室腔的流体室壁，或者被引导通过流体室壁。流体室可以包括信号线导孔，利用信号线导孔，信号线被引导通过流体室的流体室壁，特别是被引导出流体室。合宜地，保护管可以经由信号线导孔以流体密封的方式被连接到流体室壁。通常，信号线的基本上整个长度在保护管内部、在超声传感器和流体室或信号线导孔之间延伸。
19、保护管可以以力配合、形式配合和/或材料结合的方式被连接到超声传感器、特别是其传感器壳体，通常是以流体密封的方式。保护管可以以力配合、形式配合和/或材料结合的方式被连接到信号线导孔或流体室壁，通常是以流体密封的方式。优选地提供在一侧，保护管以材料结合的方式被连接到、特别是被焊接到相应的超声传感器，特别是其传感器壳体，和/或在另一侧，保护管借助于楔形螺栓连接，连接到信号线利用其被引导通过流体室的信号线导孔，优选地以力配合和/或材料结合的方式。焊接的连接使得能够在超声传感器上实现可承载的且节约空间的连接。在流体室壁上，或者在信号导孔上，对于保护管连接的空间要求通常相关性较低，由于这个原因，楔形螺栓连接是实用的。然而，可替代地，保护管也可以以材料结合的方式被连接到、特别是被焊接到流体室壁或信号线导孔。热交换器优选地包括一个或更多个这种类型的保护管。特别是，被连接到各种超声传感器的多个保护管可以被相互连接以使得它们形成共享的体积，以便引导相应的信号线通过共享的体积。
20、保护管通常被形成为使得它包括金属，特别是由金属制成。优选地，保护管被形成为使得它包括以下成分，特别是由以下成分制成：铁合金，优选地钢合金，优选地奥氏体钢。以这种方式，与流体室中的气氛不同的气氛，特别是气氛元素组合物，可以优选地在保护管内部或者在超声传感器内部被创建。保护管内部或超声传感器内部的气氛、特别是气氛元素组合物本质上可以对应于热交换器的环境气氛。
21、相应的超声传感器通常被实施为发射超声信号并接收被反射(通常针对一个或更多个界面反射)的超声信号。超声信号通常是超声波。从发射的超声信号和接收超声信号之间的时间间隔、特别是比较，界面之间的距离可以被确定。有利地，超声信号可以使用超声传感器被发射到相应的传热管(具体来说其管壁)中，并且针对界面、特别是传热管的外壁和内壁反射的超声信号可以使用超声传感器被接收，以便确定传热管的管壁厚度。相应的超声传感器通常包括用于发射超声信号并接收反射的超声信号的压电晶体。压电晶体通常被实施为压电元件的一部分。压电晶体或压电元件的致动通常经由信号线发生。如果压电晶体被形成为使得它包括锆钛酸铅陶瓷(pzt陶瓷)、特别是由pzt陶瓷制成，则是有益的。压电晶体可以被实施为板形，并且在超声信号的发射方向上，具有小于3mm的厚度，特别是小于1mm，优选地小于0.5mm，特别优选地在0.1mm和0.15mm之间。厚度通常大于0.05mm。超声传感器通常被布置在传热管上以使得超声信号的发射方向相对于传热管的纵向延伸是横向的，特别是基本上正交的。
22、通常，相应的超声传感器被实施、并且特别是被布置在相应的传热管(具体来说其管壁)上，以使得超声信号可以被发射到相应的传热管(具体来说其管壁)中；使用超声传感器和针对传热管(具体来说其管壁)的外壁和内壁反射的超声信号，超声信号可以使用超声传感器被接收，以便确定传热管的管壁厚度。从发射的超声信号和接收的超声信号之间的时间间隔、特别是比较，在传热管(具体来说其管壁)的内壁和外壁之间的距离可以被探知，以便确定传热管的管壁厚度。超声传感器通常被布置在传热管上以使得超声信号使用超声传感器沿相对于传热管的纵轴横向的、特别是基本上正交的方向被发射到传热管(具体来说其管壁)中。合宜地，超声信号因此可以沿相对于传热管(具体来说其管壁)的外壁和/或内壁横向的、特别是基本上正交的方向射到外壁和内壁，并且特别是可以针对所述壁被至少部分地反射。
23、通常，内壁是传热管的管壁的内表面，并且外壁是传热管的管壁的外表面。通常，内表面是面对传热管内部的管壁表面，并且外表面是传热管的背向传热管内部的管壁表面。这特别适用于传热管的截面中与传热管的纵轴正交的方向上。
24、为了高精确度，如果在相应的超声传感器中，超声信号的发射和接收使用同一压电晶体发生，则已经证明是有效的。通常，超声传感器或压电晶体的控制在发射模式和接收模式之间切换，在发射模式下，超声信号使用超声传感器来发射，在接收模式下，反射的超声信号可以使用超声传感器来检测。在发射模式和接收模式之间，通常存在死亡时间，在死亡时间内，反射的超声信号不能被检测到。可替代地，可以提供超声传感器包括多个压电晶体，其中压电晶体中的一个被实施用于发射超声信号，并且压电晶体中的另一个被实施用于接收超声信号。然而，如果超声信号的发射和接收使用同一压电晶体发生，则是优选的。
25、通常，相应的超声传感器包括阻尼元件、压电晶体和间隔体。阻尼元件通常被耦合到压电晶体，并且被实施为抑制压电晶体的机械振动。压电晶体通常靠在阻尼元件上。间隔体通常被安设在超声信号朝向传热管的发射方向上压电晶体的下游，以便防止使用压电晶体发射的超声信号在死亡时间期间针对传热管的管壁反射。间隔体通常由适合超声传导的材料形成。
26、如果在相应的超声传感器中，阻尼元件、压电晶体和间隔体借助于弹簧元件相互挤压，则是有益的。以这种方式，鲁棒的并且特别是持久的连接可以被确保，即使是在高的工作压力和/或高的工作温度下。优选地，从而可以省略阻尼元件、压电晶体和间隔件的相互结合，所述结合易于受荷载的影响。挤压在一起从而通常与弹簧元件反抗弹簧元件的弹簧力的弹性变形相关联。如果弹簧元件由一个弹簧或优选地相互串联耦合的多个弹簧的布置形成，则是有利的。弹簧优选为碟形弹簧。弹簧元件优选被布置在发射方向上阻尼元件的上游。
27、发射方向通常表示相应的超声传感器被实施为沿其发射(特别是朝向传热管发射)超声信号的方向。
28、如果阻尼元件被实施为使得它包括多孔钛体、特别是由多孔钛体制成，多孔钛体特别是被形成为使得它包括烧结钛，则是有益的。通常，钛体具有小于100μm的平均孔尺寸，特别是小于50μm，优选地在1μm和10μm之间，特别优选地大约5μm。因此可以生成鲁棒的超声信号。阻尼元件在发射方向上通常具有1mm和5mm之间的厚度，优选地大约3mm。
29、间隔体可以被形成为使得它包括以下成分，特别是由以下成分制成：丙烯酸玻璃或金属(特别是铁，优选钢)。对于鲁棒的超声信号，如果间隔体被形成为使得它包括奥氏体钢、特别是由奥氏体钢制成，则是特别有益的。优选地，间隔体的表面从而以被抛光的方式被实施，特别是如果间隔体被形成为使得它包括钢或者由钢制成。通常，间隔体在发射方向上具有小于30mm的厚度，特别是在2mm和10mm之间，优选地大约5mm。
30、如果在相应的超声传感器中，阻尼元件被布置在电致动电极和压电晶体之间，则是有利的，其中阻尼元件被实施为导电的，以使得压电晶体经由致动电极的电致动可以通过阻尼元件来实现。电致动电极可以使用前述弹簧元件被压在阻尼元件上。应该理解两个电极通常存在以便电致动压电晶体以发射和接收超声信号，特别是将电压施加于所述晶体或者经由电极降低电压。电极通常在压电晶体的相对侧被电连接到压电晶体。
31、电极中的一个可以是致动电极，并且可以经由阻尼元件被电连接到压电晶体，特别是以前述方式。另一个电极可以被直接电连接到压电晶体，通常是在压电晶体的位于发射方向上压电晶体的下游的一侧。可替代地或累积地，如果为了形成压电元件，两个压电电极被应用于压电晶体的表面，通常使得它们在压电晶体上彼此相对，压电晶体可以经由所述压电电极被致动以模拟振动，则是有益的。压电电极通常由金属(优选银)制成。有利地，前述致动电极可以另外地被提供。
32、相应的超声传感器通常包括形成超声传感器的外护套的传感器壳体。通常，阻尼元件、压电晶体(通常本质上为间隔体)和/或通常电极(特别是致动电极，如果必要的话)被布置在传感器壳体的内部。传感器壳体通常包括出口开口，使用压电晶体生成的超声信号可以经由出口开口离开以用于使用超声传感器进行测量。出口开口通常以流体密封的方式被隔绝，通常是用间隔体隔绝。
33、如果相应的超声传感器包括用于超声传感器的传感器壳体分别与超声传感器的压电晶体和/或超声传感器的阻尼元件和/或超声传感器的一个、特别是多个电极之间的电绝缘的一个或更多个电绝缘元件，则已经证明是有效的。电绝缘元件优选地被形成为使得它们包括二氧化锆、特别是由二氧化锆制成。电绝缘元件可以完全围绕这些组件。以这种方式，即使是在高荷载(特备是压力荷载和/或温度荷载)下，短路电路的风险也可以被最小化。
34、如果在相应的超声传感器和传热管之间，被形成为其包括银、特别是银膜的耦合部件被布置，或者如果耦合部件不被布置，则是有利的。这特别适用于热交换器的操作期间。耦合部件的目的通常是使得能够将超声信号减少反射地耦合到传热管中。已经表明，在前述高压和/或前述高温下，如果银被用作耦合部件，或者如果耦合部件不被使用，则可持续的高质量耦合接入可以被获得。耦合部件优选地被实施为分层的。耦合部件通常具有在0.01mm和1mm之间的厚度，特别是大约0.05mm。厚度通常是在发射方向上测量的。
35、相应的超声传感器可以以力配合、形式配合或材料结合的方式被连接到相应的传热管。合宜地，保持装置可以为此目的而被提供。如果相应的超声传感器以力配合的方式(优选使用夹紧连接)被连接到相应的传热管，则是优选的。以这种方式，超声传感器和传热管之间的鲁棒的连接能够被实现，以便使得超声信号可以低噪音地耦合到传热管中，测量物体从而就管壁厚度的测量而言不会受到显著损坏。如果保持装置包括弹簧组件，则是有益的，其中超声传感器使用弹簧组件用弹簧力载荷被压在传热管的管壁上。结果，即使是在特别是可变的压力荷载和/或温度荷载下，强按压接触也可以被确保。弹簧组件可以被形成为使得它包括一个或更多个碟形弹簧。合宜地，多个超声传感器可以分别使用特别是如所描述的单独的保持装置被连接到相应的传热管。然而，也可以提供多个超声传感器使用共享的保持装置被连接到相应的传热管。尽管不是那么优选，相应的超声传感器可以可替代地以材料结合的方式、或者在简单的情况下、以形式配合方式被连接到传热管。
36、如果多个超声传感器被连接到同一电子数据采集单元以用于传送数据，以便在热交换器的操作期间将测量数据传送给电子数据采集单元，则是有利的。以这种方式，具有优选地短的信号线的紧凑构造可以被实现。通常，电子数据采集单元包括多个硬件接口，被连接到超声传感器以用于传送数据的信号线被连接到这些硬件接口。一个硬件接口每个都可以分别被分配给信号线中的一个。相应的超声传感器可以通过单根信号线被连接到电子数据采集单元以用于传送数据。可替代地，被连接到超声传感器的多个信号线可以形成共享的数据总线，测量数据可以经由该数据总线被传送给电子数据采集单元。如果多个电子数据采集单元存在，则是有益的，其中来自不同的电子超声传感器组的超声传感器被连接到不同的电子数据采集单元以用于传送数据。这对于使信号线长度保持短是特别有益的。
37、如果为了传送数据，多个电子数据采集单元被连接到电子中央数据单元，则是有利的，其中电子中央数据单元被实施为收集电子数据采集单元的测量数据和/或处理所述数据和/或使所述数据可用于供使用者读出。测量数据从而可能已经被电子数据采集单元预处理，并且可以被例如电子中央数据单元进一步处理。具体地说，电子数据采集单元和/或电子中央数据单元可以被实施为从测量数据确定使用相应的超声传感器测量的传热管(具体来说其管壁)的管壁厚度。为了传送数据，电子数据采集单元可以经由数据传送线(特别是以数据总线的形式)被连接到电子中央数据单元。以这种方式，对于测量数据的干扰(特别是由于热交换器中的高压和/或高温条件)可能很小的紧凑设计可以被实现。电子中央数据单元通常包括微控制器，或者可以被实施为计算机。优选地，热交换器包括一个或更多个电子中央数据单元。
38、热交换器通常是针对大于30巴、特别是在30巴和200巴之间、优选地大约180巴的操作压力、和/或大于80℃、特别是在80℃和300℃之间、优选地大约230℃的操作温度设计的，或者被对应地操作。因此，如果相应的超声传感器被设计用于在这种类型的操作压力和/或这种类型的操作温度下使用，或者具有这种类型的工作压力和/或这种类型的工作温度，则是有益的。操作压力和操作温度通常是指第一流体和/或第二流体。优选地，第二流体在热交换器的操作期间具有这种类型的操作压力和/或这种类型的操作温度。通常，相应的超声传感器在热交换器的操作期间被安设在第二流体的内部。因此，如果相应的超声传感器是针对与第二流体的操作压力对应的工作压力和与第二流体的操作压力对应的工作温度设计的，则是有益的。
39、相应的超声传感器通常被布置在相应的传热管的管壁上，特别是使得它接触管壁。通常，一个超声传感器分别被布置在热交换器的多个传热管上。多个超声传感器也可以分别被布置在多个传热管上。传热管通常被形成为使得它们包括以下成分，特别是由以下成分制成：金属，特别是铁合金，优选地钢合金。
40、通常，电子数据采集单元被布置在第一流体和第二流体的外部、或热交换器的传热空间的外部，在所述传热空间中，热量在热交换器的操作期间经由传热管在第一流体和第二流体之间传送。传热空间可以是流体室，或者包围流体室。
41、如果以这种方式，传热管的管壁厚度在热交换器的操作期间可以以小于0.1mm、特别是在0.003mm和0.1mm之间、典型地0.05mm的精确度被确定，则是有益的。这可以使用根据本文件的热交换器来实现。
42、另一个目的通过一开始命名的类型的用于操作热交换器的方法来达成，如果在热交换器的一个或更多个传热管(利用传热管，第一流体被传输以便经由传热管在第一流体和第二流体之间传送热量)上，超声传感器分别被布置成大于30巴的工作压力和/或大于80℃的工作温度，其中相应的传热管的管壁厚度使用相应的超声传感器被原位确定，其中来自相应的超声传感器的测量数据在热交换器的操作期间被发送给电子数据采集单元。所述方法特别是可以使用前述热交换器来实现。通常，传热管的管壁厚度在传热管的截面中表示传热管的管壁的内表面和外表面之间的(特别是径向的)距离。通常，第二流体被安设在传热管的外部，以使得热量通过传热管的管壁在第一流体和第二流体之间传送。
43、应该理解用于操作热交换器的方法可以根据在本文件中(特别是在前面)在热交换器的范围内描述的特征和效果来实施。就方法而言，同样也适用于热交换器。
44、如果用于操作热交换器的方法被用于尿素合成，则是特别有益的。热交换器可以，特别是为了尿素合成，被实施为用于汽提的汽提器，其中通常提供具有相反的流动方向的液相和气相被使得彼此接触，通常在传热管的内部。如果第一介质沿流动方向流过相应的传热管，并且第二介质沿与流动方向相反的方向流过传热管，以便彼此发生反应，则是有益的，其中介质中的一个通常为液态，并且另一介质为气态。通常发生在流体室或流体室腔的内部。第一流体可以被形成为使得它包括第一介质和第二介质，或者由第一介质和第二介质制成。如果传热管和第一流体流过传热管的流动方向的取向基本上是垂直的，特别是如果热交换器是汽提器，则是有益的。热交换器或汽提器通常包括多个、特别是多于10个、优选地多于50个、尤其优选地多于100个、特别优选地多于1000个传热管。
45、通常，热交换器，特别是如果所述热交换器是汽提器，包括第一介质可以经由其被送到传热管中的第一入口和第二介质可以经由其被送到传热管中的第二入口，以使得在流体室或流体室腔的内部，介质以相反的流动方向流过传热管以便彼此发生反应。关于流体室腔，第一入口和第二入口通常被布置在传热管的不同端，以使得它们以流体传导的方式被连接到传热管。热交换器通常包括用于从传热管移除通过第一介质和第二介质之间的反应形成的产物的至少一个出口。实用地，热交换器可以包括第一产物可以经由其从传热管被移除的第一出口和第二产物可以经由其从传热管被移除的第二出口，其中关于流体室腔，出口在传热管的不同端处以流体传导的方式被连接到传热管。第一产物和第二产物通常是借助于第一介质和第二介质之间的反应或者是作为第一介质和第二介质之间的反应的结果而形成的。如果热交换器被实施为汽提器，则这特别适用。
46、为了尿素合成，第一介质通常被形成为使得它包括以下成分，特别是由以下成分制成：尿素、氨基甲酸铵和氨，并且第二介质被形成为使得它包括气态二氧化碳(co2)，特别是由气态二氧化碳(co2)制成。以这种方式，尿素(特别是高纯度的尿素)可以被分离为产物，特别是第一产物，尿素被引导出传热管，通常是在传热管的端部中的一个端部或者经由第一出口。合宜地，所形成的工艺气体，通常是气态氨(nh3)和/或气态二氧化碳(co2)，可以被引导出传热管，通常是在传热管的另一个端部或者经由第二出口。第二流体可以被形成为使得它包括液态水和/或气态水，特别是由液态水和/或气态水制成。汽提器可以如在本文件中特别是关于热交换器所描述的那样被实施和操作。
47、如果相应的超声传感器以大于10mhz、特别是在10mhz和30mhz之间的频率、特别是中心频率被操作，特别是如果具有对应频率的超声信号从相应的超声传感器被发射以用于确定管壁厚度，则是有益的。频率，特别是中心频率，优选地大约15mhz。
48、如果为了对超声信号的超声速度进行温度补偿，超声传感器中的至少一个的间隔体的厚度被用作参考长度，和/或温度使用至少一个热电偶被探知，则是有利的。因为间隔体具有已知厚度，超声信号的音速的变化可以通过借助于相应的超声传感器的超声测量、特别是借助于相应的超声传感器的测量信号探知间隔体的厚度来考虑进来、特别是确定。厚度通常是在发射方向上测量的。合宜地，温度补偿可以在每次测量过程期间使用相应的超声传感器来进行。高精确度的测量因此是可获得的。温度补偿可以在从使用超声传感器探知的测量数据确定、特别是计算管壁厚度期间被考虑进来。
49、合宜地，热交换器可以包括一个或更多个(特别是前述的)热电偶，其中热电偶被实施用于测量超声传感器的区域中的温度。例如，相应的热电偶可以被布置在流体室中、传热管中的一个上(特别是传热管中的一个中)、或者超声传感器上。如果相应的热电偶被连接到数据采集单元以用于传送数据，则是有益的。这可以经由数据电缆来实现。数据采集单元可以包括用于数据电缆的相应连接的一个或更多个硬件接口。合宜地，相应的数据电缆可以在保护管的内部延伸，特别是如前面实施的那样。保护管从而可以被引导到相应的热电偶。数据电缆和信号线可以在共享的保护管中延伸。
50、如果超声信号使用超声传感器被发射到相应的传热管(具体来说其管壁)中，则高应用实用性可以被获得，并且针对传热管的外壁和内壁反射的超声信号使用超声传感器被接收，以便确定传热管的管壁厚度。超声信号通常使用超声传感器来发射，以使得超声信号沿相对于外壁和/或内壁横向的、特别是基本上正交的方向射到外壁和内壁，并且特别是针对所述壁被反射。
51、使用相应的超声传感器确定管壁厚度通常是借助于飞行时间法发生。超声信号通常使用相应的超声传感器来发射，并且反射的超声信号然后使用超声传感器来检测。反射的超声信号通常是通过发射的超声信号针对界面的反射形成的。界面可以例如是传热管的管壁的外表面和/或内表面。通过探知发射的超声信号和反射的超声信号之间、和/或反射的超声信号彼此之间的时间间隔，超声信号被传导到其中的管壁的厚度可以被探知。超声信号通常是超声波脉冲。通常，针对间隔体的端部或者针对管壁的外表面反射的超声信号、针对管壁的内表面反射的超声信号、以及通常与管壁的内表面和外表面之间的多次反射相对应的反射超声脉冲的序列被检测到。多次反射的检测到的反射超声脉冲之间的时间间隔通常对应于管壁厚度的两倍。超声信号、针对管壁的外表面反射的超声信号、和/或针对管壁的内表面反射的一个或更多个超声信号的发射时间可以被用作时间标记，以便使用时间标记的按时间顺序的比较来确定相应的管壁厚度。通过将超声信号的音速或传播速度考虑进来，管壁厚度可以被确定。
1.一种热交换器(1)，特别是用于尿素合成的高压热交换器，所述热交换器(1)包括用于传输第一流体(f1)的多个传热管(3)以便经由所述传热管(3)在所述第一流体(f1)和第二流体(f2)之间传递热量，其特征在于超声传感器(2)分别被布置在所述传热管(3)中的一个或更多个上以用于原位确定所述传热管(3)的管壁厚度，其中相应的超声传感器(2)是针对大于30巴的工作压力和/或大于80℃的工作温度设计的，其中所述相应的超声传感器(2)被连接到电子数据采集单元(9)以用于传送数据，以便在所述热交换器(1)的操作期间将测量数据传送给所述电子数据采集单元(9)。
2.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其特征在于所述热交换器(1)包括用于容纳所述第二流体(f2)的流体室(4)，其中所述传热管(3)在所述流体室(4)内部延伸，其中所述数据采集单元(9)被布置在所述流体室(4)的外部。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器(1)，其特征在于所述相应的超声传感器(2)经由信号线(8)被连接到所述数据采集单元(9)以用于传送数据，其中所述信号线(8)至少分部段地在优选由金属制成的保护管(11)的内部延伸，以便保护所述信号线。
4.根据权利要求2和3所述的热交换器(1)，其特征在于在一侧，所述保护管(11)被焊接到所述相应的超声传感器(2)的传感器壳体(22)，和/或在另一侧，所述保护管(11)连接到信号线导孔(10)，优选地借助于楔形螺栓连接，利用所述信号线导孔(10)，所述信号线(8)被引导通过所述流体室(4)的流体室壁。
5.如权利要求3或4所述的热交换器(1)，其特征在于所述保护管(11)形成在操作期间与所述第一流体(f1)和所述第二流体(f2)分离的容积，所述信号线在所述容积内部延伸。
6.如权利要求1至5中一项所述的热交换器(1)，其特征在于所述相应的超声传感器(2)包括借助于弹簧元件(21)相互挤压的阻尼元件(17)、压电晶体(18)和间隔体(19)。
7.如权利要求6所述的热交换器(1)，其特征在于所述弹簧元件(21)是使用优选地串联连接的多个弹簧的布置形成的。
8.如权利要求6或7所述的热交换器(1)，其特征在于，在所述相应的超声传感器(2)中，所述阻尼元件(17)被布置在电致动电极和所述压电晶体(18)之间，其中所述阻尼元件(17)被实施为导电的，以使得所述压电晶体(18)经由所述致动电极的电致动可以通过所述阻尼元件(17)来实现。
9.如权利要求1至8中一项所述的热交换器(1)，其特征在于所述相应的超声传感器(2)包括用于电绝缘的一个或更多个电绝缘元件，所述一个或更多个电绝缘元件优选地被形成为使得它/它们包括在所述超声传感器(2)的传感器壳体(22)和分别地、压电晶体(18)和/或阻尼元件(17)和/或所述超声传感器的电极之间的二氧化锆。
10.如权利要求1至9中一项所述的热交换器(1)，其特征在于，在所述相应的超声传感器(2)和所述传热管(3)之间，被形成为使得其包括银、特别是银膜的耦合部件被布置，或者耦合部件不被布置。
11.如权利要求1至10中一项所述的热交换器(1)，其特征在于所述相应的超声传感器(2)以力配合方式、优选地使用夹紧连接被连接到所述相应的传热管(3)。
12.如权利要求1至11中一项所述的热交换器(1)，其特征在于多个超声传感器(2)被连接到同一电子数据采集单元(9)以用于传送数据，以便在所述热交换器(1)的操作期间将测量数据传送给所述电子数据采集单元(9)。
13.一种用于操作热交换器(1)、特别是根据权利要求1至12中一项所述的热交换器(1)的方法，其特征在于，在一个或更多个传热管(3)上，超声传感器(2)分别被布置成具有大于30巴的工作压力和/或大于80℃的工作温度，第一流体(f1)利用所述一个或更多个传热管(3)被传输以便经由所述传热管(3)在所述第一流体(f1)和第二流体(f2)之间传递热量，其中所述相应的传热管(3)的管壁厚度使用所述相应的超声传感器(2)被原位确定，其中来自所述相应的超声传感器(2)的测量数据在所述热交换器(1)的操作期间被发送给电子数据采集单元(9)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于所述相应的超声传感器(2)以大于10mhz、特别是在10mhz和30mhz之间的频率、特别是中心频率被操作。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于为了对所述超声信号的超声速度进行温度补偿，所述超声传感器(2)中的至少一个的间隔体(19)的厚度被用作参考长度，和/或温度使用至少一个热电偶被探知。
16.根据权利要求13至15中一项所述的方法，其特征在于超声信号使用所述超声传感器(2)被发射到所述相应的传热管(3)、特别是其管壁中，并且针对所述传热管(3)的外壁和内壁反射的超声信号使用所述超声传感器(2)被接收，以便确定所述传热管(3)的管壁厚度。
