Ist das „kryogene Helium“-System in den letzten Diskussionen tatsächlich LHe zum Kryopumpen?

Ich frage mich, ob das in Artikeln über die SpaceX Falcon 9-Anomalie vom 1. September 2016 diskutierte „kryogene Helium“-System (siehe diese Antwort für eine gute Zusammenfassung bis heute) nicht tatsächlich mit dem gasförmigen Hochdruckhelium in den COPVs zusammenhängt , die waren in die LOX-Tanks bewegt , aber stattdessen ist dies eigentlich für flüssiges Helium, das in eher standardmäßigen kryogenen Anwendungen verwendet wird, um entweder das unterkühlte LOX weit unter seinem Siedepunkt zu halten, oder für das Kühlfallen oder Kryopumpen mit hoher Pumpgeschwindigkeit .

Wenn ich mir eine typische Falcon 9-Countdown-Zeitleiste von hier aus anschaue, wie in dieser Antwort verlinkt , habe ich unten eine ausgewählte, diskontinuierliche Teilmenge von Elementen eingefügt. Sie sollten für die vollständige Sache zum ursprünglichen Link gehen.

Dieses Füllen gegen Ende scheint eine schlechte Idee für eine extrem hohe, wärmeerzeugende Druckbeaufschlagung der COPVs zu sein, die am Ende in unterkühltem LOX schwimmen. Stattdessen sieht dies aus wie das Befüllen und spätere Auffüllen von Kühlfallen.

Ist das flüssiges Helium für Kühlfallen und Kryopumpen? Gibt es mechanische Kompressoren oder handelt es sich nur um Dewar-geliefertes LHe?

T-0:33:30   Stage 1 Liquid Oxygen Loading

T-0:29:30   Stage 1 Helium Load

T-0:25:00   All three Cryo Helium Pumps active

T-0:22:00   Stage 2 Fuel Loading Complete

T-0:19:30   Stage 2 Liquid Oxygen Loading

T-0:17:20   Stage 1 LOX Flowrate Adjustment for Stage 2 Fast Fill

T-0:13:15   Stage 2 Helium Loading

T-0:13:00   Stage 2 LOX Flow Adjustment for Helium Cryo Load

T-0:09:15   Stage 1 Helium Topping

T-0:06:45   Stage 2 Helium Transition to Pipeline

T-0:01:25   Helium Loading Termination
"kryogen" bedeutet nicht unbedingt flüssig. Es wäre sinnvoll, das gasförmige He auf die gleiche Temperatur wie das LOX zu kühlen.
@Hobbes ja, ich weiß, aber "Helium Loading" und "Helium Topping" sind Dinge, die Sie normalerweise über eine Flüssigkeit sagen würden, nicht über ein Gas - daher die Frage ...
Ich denke, Heliumbeladung und Topping sind ganz normale Begriffe, die beim Befüllen der Fahrzeugtanks für den Start verwendet werden. Was würdest du ersetzen?
Starteinrichtungen verwenden LHe-Pumpen und Raumfahrzeuge verwenden LHe-Tanks, um Hochdruck-GHe zum Pumpen und Spülen von Flüssigtreibstoffen zu erzeugen. Der LHe-Tank befindet sich im Inneren des LOX-Tanks, um die Isolierung zu vereinfachen.
@OrganicMarble Wenn ich den Kommentar bearbeiten könnte, würde ich "you'd" in "I'd" ändern. Ich war in der Nähe von Kryosystemen für lange Ketten von supraleitenden Magneten und diese Typen reservierten normalerweise die Wörter wie Laden, Transferieren und Auffüllen für Flüssigkeiten, nämlich LHe und LN2. Es wurde immer etwas Anfangsgas geleitet, um die Leitungen zu kühlen, bevor die Flüssigkeit leicht passieren würde. Wie auch immer, ich gebe Ihnen zu, dass Raketen (hauptsächlich) keine Magnete sind. Ich würde gerne wissen, ob ein wesentlicher Teil des LHe, das in der letzten Stunde oder so zum F9 transportiert wurde, zum Kryopumpen oder Kühlfallen verwendet wird. Es könnte natürlich auch andere Verwendungen haben.
@amI das klingt interessant! "Spülen" klingt einfach - Druck von GHe, abgeleitet von LHe, verdrängt alles, was gespült wird. Meinen Sie mit "Pumpen", dass das GHe in irgendeiner Weise als mechanische Energiequelle zum Antreiben von Flüssigkeitspumpen verwendet wird, oder meinen Sie Vakuumpumpen wie beim Kühlfallen und Kryopumpen? Oder beides?
Es ist unwahrscheinlich, dass ein LHe-Tank auf 380 bar unter Druck gesetzt wird.
@Hobbes könnte es tatsächlich mehr als eine Art Heliumtank geben? Könnten sowohl Hochdruck-GHe als auch etwas LHe vorhanden sein - für unterschiedliche Verwendungszwecke?

Antworten (1)

Sie sollten bedenken, dass der Joule-Thomson-Koeffizient von Helium oberhalb von 45 K negativ ist. Dies bedeutet, dass es tatsächlich abkühlt, wenn es komprimiert wird.

Dies ist in der Tat der Grund, warum sich um einen F9-COPV-Heliumtank herum fester Sauerstoff gebildet hat.

Ich habe den Eindruck, dass Sie glauben, dass "kryogen" bedeutet, dass eine Substanz, die bei Raumtemperatur typischerweise ein Gas ist, sich in einem flüssigen Zustand befindet. Aber die wahre Definition von kryogen ist einfach "sehr kalt". Ein Tank mit gasförmigem Helium bei LOX-Temperaturen würde also als kryogen bezeichnet, aber das Helium wäre ein Gas.

Schließlich sehe ich nicht, dass eine Kryopumpe oder Kühlfallen wahrscheinlich auf einer Rakete verwendet werden. Es kann sich in einer Nutzlast befinden, aber nicht in der Rakete selbst. Sowohl Kryopumpen als auch Kühlfallen funktionieren nur bei sehr niedrigen Drücken wie 10e-3 Torr oder weniger, und warum sollte eine Rakete das brauchen?

Ich bin mir nicht sicher, was du hier meinst. Weltweit eingesetzte Standard-Kryopumpen basieren auf Komprimierung, Verflüssigung, Expansion und Sieden von Helium, das ist eine Tatsache. Wenn Sie versuchen zu erklären, warum dies nicht funktionieren würde, macht Ihre Antwort keinen Sinn. en.wikipedia.org/wiki/Cryopump#Operation Außerdem habe ich hier kürzlich erklärt, was „kryogen“ wirklich bedeutet. Sie haben Recht, es bezieht sich nicht auf eine Phase, Veränderung, aber Sie irren sich, dass es einfach "kalt" bedeutet. Jedenfalls geht Ihre Antwort nicht auf die Frage ein.
Mehr über auf Heliumkompressoren basierende Kryopumpen finden Sie zum Beispiel hier und hier und hier . Wenn ich Ihre Antwort in irgendeiner Weise falsch verstanden habe, können Sie sie klären oder bearbeiten? Danke!
Und ich bin mir deiner Meinung nicht sicher. Meine Aussage ist, dass ich nicht sehe, wo ein F9 eine Vakuumpumpe verwenden würde, was im Wesentlichen eine Kryopumpe ist.
In Bezug auf Definitionen gibt MW Folgendes an: 1 a : von oder in Bezug auf die Erzeugung sehr niedriger Temperaturen b : von oder in Bezug auf sehr niedrige Temperaturen Behaupten Sie, dass eine Rakete wie die F9 niedrige Temperaturen erzeugt? Ich denke, in diesem Zusammenhang bedeutet ein kryogener Kraftstoff einen kalten Kraftstoff.
Derzeit erwähnt Ihre Antwort Vakuum überhaupt nicht. Wenn Ihre "Aussage lautet, ich sehe nicht, wo ein F9 eine Vakuumpumpe verwenden würde", dann könnte es gut sein, dies explizit aufzunehmen. Was "kryogen" angeht, geben populäre Wörterbücher in der Regel nicht die Art und Weise wieder, wie das Wort in der Praxis verwendet wird. Eine Tiefkühltruhe zu Hause bei -30 ° C würde nicht als kryogen bezeichnet werden. Während einige Leute unterkühltes RP-1 "kryogen" nennen, denke ich, dass dies nur daran liegt, dass sie es mit dem LOX in einen Topf werfen. Sonst würde es nur "kaltes Kerosin" heißen. space.stackexchange.com/q/14456/12102
Da Sie in erster Linie Kryopumpen erwähnt haben, dachte ich, Sie wissen, dass es sich um Vakuumpumpen handelt. Ich habe die explizite Verbindung in meiner Antwort hinzugefügt.
Danke für die Bearbeitung. Der wahre Wert der Antworten in Stack Exchange liegt in ihrer Relevanz für zukünftige Leser, daher ist es am besten, einen allgemeinen Leser im Auge zu behalten, anstatt eine Antwort basierend auf dem anzupassen, was das OP Ihrer Meinung nach weiß.
Ist das „kryogene Helium“-System in den letzten Diskussionen tatsächlich LHe zum Kryopumpen?
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