中國(guó)報(bào)告大廳網(wǎng)訊，液氮正在從傳統(tǒng)空分副產(chǎn)物升級(jí)為半導(dǎo)體、醫(yī)療、氫能三大場(chǎng)景的剛需冷源。2025年全球液氮年需求預(yù)計(jì)達(dá)2800萬(wàn)噸，其中亞太地區(qū)占比超過(guò)46%?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)顯示，一段10 m長(zhǎng)、DN150規(guī)格、未保溫的不銹鋼液氮充車管在30 ℃環(huán)境、3 m/s風(fēng)速條件下，每小時(shí)額外氣化損失76.5 Nm?，相當(dāng)于設(shè)計(jì)值30%的增量。以下內(nèi)容用可復(fù)現(xiàn)的傳熱模型，拆解液氮在未保溫場(chǎng)景中的漏熱路徑與關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

  一、液氮穩(wěn)態(tài)傳熱：霜層30 mm厚度鎖定-5.02 ℃表面溫度

  《2025-2030年中國(guó)液氮行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及競(jìng)爭(zhēng)策略研究報(bào)告》指出，將10 m管道簡(jiǎn)化為雙層圓筒壁，霜層外半徑198 mm、內(nèi)半徑168 mm，管道外半徑84 mm。經(jīng)迭代計(jì)算，霜層表面溫度穩(wěn)定在-5.02 ℃，與假設(shè)偏差3.5%，滿足工程需求;總熱阻0.044 K/W，霜層導(dǎo)熱系數(shù)0.134 W/(m·K)成為主要熱阻來(lái)源。

  二、液氮對(duì)流與輻射：14.53 W/(m?·K)復(fù)合換熱系數(shù)

  30 ℃環(huán)境、3 m/s風(fēng)速下，霜層表面對(duì)流換熱系數(shù)14.53 W/(m?·K)，輻射換熱系數(shù)4.8 W/(m?·K)，二者疊加后復(fù)合換熱系數(shù)19.33 W/(m?·K)，為后續(xù)氣化量計(jì)算提供邊界條件。

  三、液氮?dú)饣浚?6.5 Nm?/h量化額外損失

  穩(wěn)態(tài)條件下總傳熱量4873 W，全部用于液氮?dú)饣?，?duì)應(yīng)氣化量76.5 Nm?/h，與現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)差值90 Nm?/h高度吻合，驗(yàn)證了模型準(zhǔn)確性。

  四、液氮環(huán)境敏感性：溫度每升高5 ℃損失增10 Nm?/h

  液氮行業(yè)現(xiàn)狀分析指出，25 ℃時(shí)氣化量66.5 Nm?/h，30 ℃時(shí)76.5 Nm?/h，35 ℃時(shí)86.7 Nm?/h;風(fēng)速1 m/s降至51.4 Nm?/h，5 m/s升至96.2 Nm?/h，說(shuō)明環(huán)境溫度與風(fēng)速對(duì)液氮?dú)饣砍示€性放大關(guān)系。

  五、液氮保溫對(duì)策：熱阻占比1%的管壁無(wú)需額外改造

  管壁導(dǎo)熱熱阻與液氮對(duì)流傳熱熱阻合計(jì)僅占總熱阻1.1%，敏感性分析顯示即使液氮傳熱系數(shù)翻倍，氣化量變化不足0.02%，因此保溫重點(diǎn)應(yīng)放在霜層與外部環(huán)境界面，而非管壁本身。

  總結(jié)

  2025年，液氮需求激增背景下，任何單點(diǎn)漏熱都可能放大運(yùn)營(yíng)成本。實(shí)測(cè)證明，未保溫DN150管道在熱帶工況下額外損失76.5 Nm?/h;通過(guò)穩(wěn)態(tài)傳熱模型可精準(zhǔn)預(yù)測(cè)不同環(huán)境溫度、風(fēng)速下的氣化量，為新建或改造項(xiàng)目提供保溫設(shè)計(jì)、運(yùn)行調(diào)度及成本控制的技術(shù)坐標(biāo)。