¿Es el sistema de "helio criogénico" en discusiones recientes en realidad LHe para criobombeo?

Me pregunto si el sistema de "helio criogénico" discutido en los artículos sobre la anomalía SpaceX Falcon 9 del 1 de septiembre de 2016 (consulte esta respuesta para obtener un buen resumen hasta la fecha) no está realmente relacionado con el helio gaseoso de alta presión en los COPV que fueron se movió dentro de los tanques de LOX , pero en realidad se trata de helio líquido que se usa en aplicaciones criogénicas más estándar, ya sea para mantener el LOX subenfriado muy por debajo de su punto de ebullición, o para atrapar en frío o criopombear a una velocidad de bombeo rápida .

Mirando una línea de tiempo de cuenta regresiva típica de Falcon 9 desde aquí como se vincula en esta respuesta , he pegado un subconjunto discontinuo seleccionado de elementos a continuación. Debes ir al enlace original para ver la cosa completa.

Este llenado cerca del final parece una mala idea para una presurización generadora de calor y presión extremadamente alta de los COPV que terminarán nadando en LOX subenfriado. En cambio, esto parece llenar y luego rellenar trampas frías.

¿Es este helio líquido para captura en frío y bombeo criogénico? ¿Hay compresores mecánicos o es solo LHe suministrado por Dewar?

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
"criogénico" no significa necesariamente líquido. Tendría sentido enfriar el He gaseoso a la misma temperatura que el LOX.
@Hobbes, sí, lo sé, pero "Carga de helio" y "Relleno de helio" son cosas que normalmente dirías sobre un líquido, no sobre un gas; por lo tanto, la pregunta ...
Creo que Helium Loading and Topping son términos perfectamente normales para usar al llenar los tanques del vehículo para el lanzamiento. ¿Qué sustituirías?
Las instalaciones de lanzamiento utilizan bombas LHe y los vehículos espaciales utilizan tanques LHe para generar GHe a alta presión para bombear y purgar propulsores líquidos. El tanque LHe está ubicado dentro del tanque LOX para simplificar el aislamiento.
@OrganicMarble si pudiera editar el comentario, cambiaría "usted" por "yo". Estuve cerca de los sistemas criogénicos para largas cadenas de imanes superconductores y esos tipos generalmente reservaban las palabras como carga, transferencia y llenado para líquidos, a saber, LHe y LN2. Siempre pasaba algo de gas inicial para enfriar las líneas antes de que el líquido pasara fácilmente. De todos modos, te concedo que los cohetes no son (principalmente) imanes. Me gustaría saber si alguna fracción sustancial del LHe transferido al F9 en la última hora más o menos se usa para criobombeo o atrapamiento en frío. Por supuesto, también podría tener otros usos.
@amI, ¡esto suena interesante! "Purgar" suena sencillo: la presión de GHe derivada de LHe desplaza todo lo que se está purgando. Para "bombeo", ¿quiere decir que el GHe se usa como una fuente de energía mecánica de alguna manera para impulsar bombas de líquido, o se refiere al bombeo al vacío como en la captura en frío y el criobombeo? ¿O ambos?
Es poco probable que un tanque LHe esté presurizado a 380 bar.
@Hobbes, ¿podría haber más de un tipo de tanque de helio? ¿Podría haber GHe de alta presión y algo de LHe presente también, para diferentes usos?

Respuestas (1)

Debe considerar que el coeficiente Joule-Thomson del helio es negativo por encima de 45 K. Esto significa que en realidad se enfría cuando se comprime.

Esta es, de hecho, la razón por la que se formó oxígeno sólido alrededor de un tanque de helio F9 COPV.

Tengo la impresión de que cree que "criogénico" significa que una sustancia que normalmente es un gas a temperatura ambiente está en estado líquido. Pero la verdadera definición de criogénico es simplemente "muy frío". Entonces, un tanque de helio gaseoso a temperaturas LOX se describiría como criogénico, pero el helio sería un gas.

Finalmente, no veo que se use una bomba criogénica o trampas frías en un cohete. Puede estar en una carga útil, pero no en el propio cohete. Tanto las criobombas como las trampas frías solo funcionan a presiones muy bajas, como 10e-3 torr o menos, y ¿por qué necesitaría eso un cohete?

No estoy seguro de lo que quieres decir aquí. Las criobombas estándar utilizadas en todo el mundo se basan en la compresión, licuefacción, expansión y ebullición del helio, esto es un hecho. Si está tratando de explicar por qué esto no funcionaría, entonces su respuesta no tiene sentido. en.wikipedia.org/wiki/Cryopump#Operation Además, recientemente expliqué aquí lo que realmente significa "criogénico". Tienes razón en que no se refiere a una fase, cambio, pero te equivocas en que simplemente significa "frío". En cualquier caso, su respuesta no aborda la pregunta.
Puede encontrar más información sobre las criobombas basadas en compresores de helio aquí y aquí y aquí, por ejemplo. Si he entendido mal su respuesta de alguna manera, ¿puede aclarar o editar? ¡Gracias!
Y no estoy seguro de tu punto. Mi declaración es que no veo dónde un F9 usaría una bomba de vacío, que es esencialmente una bomba criogénica.
Con respecto a las definiciones, MW da esto: 1 a: de o relacionado con la producción de temperaturas muy bajas b: siendo o relacionado con temperaturas muy bajas ¿Está afirmando que un cohete como el F9 produce temperaturas bajas? Creo que en este contexto, un combustible criogénico significa un combustible frío.
Actualmente, su respuesta no menciona el vacío en absoluto. Si su "afirmación es que no veo dónde un F9 usaría una bomba de vacío", entonces podría ser bueno incluirlo explícitamente. En lo que respecta a "criogénico", los diccionarios populares tienden a no reflejar la forma en que se usa la palabra en la práctica. Un congelador casero a -30 °C no se llamaría criogénico. Si bien algunas personas llaman "criogénico" al RP-1 subenfriado, creo que es solo porque lo están agrupando junto con el LOX. De lo contrario, simplemente se llamaría "queroseno frío". space.stackexchange.com/q/14456/12102
Ya que mencionaste las criobombas en primer lugar, pensé que sabías que eran bombas de vacío. He agregado la conexión explícita en mi respuesta.
Gracias por la edición. El valor real de las respuestas en Stack Exchange radica en su relevancia para los lectores futuros, por lo que es mejor tener en cuenta un lector genérico en lugar de personalizar una respuesta en función de lo que cree que sabe el OP.
¿Es el sistema de "helio criogénico" en discusiones recientes en realidad LHe para criobombeo?
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