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)。
《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。
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。
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。
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。
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。
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)。