高压卧式管式炉可提供必要的热环境，而镍基合金管则充当坚固的压力容器。 它们共同作用，通过在 3.5 MPa 的压力下维持稳定的 650 °C 温度，从而能够模拟超临界二氧化碳布雷顿循环的条件。这种组合可以进行连续、长期的氧化实验，而不会发生机械故障或化学污染。
成功的氧化实验依赖于将产热与压力保持分离开来；炉子提供热量，而合金管提供在长时间内承受高压 CO2 所需的结构完整性。
卧式管式炉的作用
建立核心热场
高压卧式管式炉的主要功能是提供稳定、受控的核心热场。
它旨在高精度地达到并维持目标温度650 °C。
实现静态等温条件
为了获得准确的科学数据，环境必须在长时间内保持一致。
炉子确保静态等温条件，这意味着在实验期间温度保持恒定，没有可能影响氧化速率的波动。
镍基合金管的关键功能
作为承压部件
标准的炉管无法承受加压实验的内部应力。
镍基合金管专门用作高强度、承压部件。它们能够在高温下安全地容纳3.5 MPa 的纯 CO2。
确保结构和化学稳定性
除了强度之外，管材本身也不能降解或与测试环境发生反应。
这些合金管保持结构稳定性以防止变形，并保持化学稳定性以确保管材本身在1000 小时连续运行期间不会腐蚀或污染实验。
理解实验背景
模拟布雷顿循环环境
这种设备组合的最终目标是复制特定的实际场景。
该装置旨在模拟超临界二氧化碳布雷顿循环环境，其特点是高温高压。
长期可靠性
可靠性是氧化研究中的限制因素。
炉子和合金管的集成确保实验可以连续运行 1000 小时，从而提供有关材料在压力下的长期性能数据。
确保实验完整性
为确保氧化实验结果的有效性，请考虑以下几点：
- 如果您的主要重点是模拟布雷顿循环：确保您的装置能够同时维持 650 °C 和 3.5 MPa，以准确复制运行环境。
- 如果您的主要重点是材料数据的准确性：验证炉管合金对于纯 CO2 而言在化学上是惰性的，以防止在 1000 小时循环期间发生交叉污染。
选择合适的热量和压力保持系统是区分失败测试和可用数据之间的关键。
摘要表：
| 组件 | 主要功能 | 关键规格 |
|---|---|---|
| 卧式管式炉 | 提供稳定的核心热场和等温条件 | 目标：650 °C |
| 镍基合金管 | 高强度压力保持和化学稳定性 | 容量：3.5 MPa |
| 实验介质 | 模拟超临界布雷顿循环环境 | 纯二氧化碳 (CO2) |
| 测试时长 | 确保长期材料性能数据 | 1000 小时（连续） |
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参考文献
- Minrui Ran, Rui Tang. Synergistic Roles of Nb and Mo in the Formation of Oxides on Fe-20Cr-25Ni-Nb Stainless Steels in High-Temperature CO2. DOI: 10.3390/met13040665
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
