Georgia Tech HPEPL-Labor, USA

Flüssigstickstoffkühlung im geschlossenen Kreislauf für eine Weltraumsimulationskammer im High Power Electrical Propulsion Lab an der Georgia Tech, Atlanta GA, USA.

Das High Power Electrical Propulsion Lab an der Georgia Tech entwickelt und baut elektrische Triebwerke.

Für die Prüfung dieser Einheiten stehen mehrere große Vakuumkammern (Weltraumsimulation) zur Verfügung. Um das Vakuum in diesen Kammern aufrechtzuerhalten, sind sie mit (kryogenen) Vakuumpumpen ausgestattet, die flüssigen Stickstoff zur Vorkühlung und Abschirmung benötigen. Bei diesen Tests können beträchtliche Mengen an flüssigem Stickstoff verbraucht werden.

Um kostengünstiger und effizienter zu sein, wurde beschlossen, ein Stickstoffsystem mit geschlossenem Kreislauf für die Kühlung der VTF2-Einheit zu bauen. Während der Prüfung wird flüssiger Stickstoff aus einem Lagertank zu den Vakuumpumpen der Kammer gepumpt. An diesen Pumpen wird er (teilweise) verdampft. Das (immer noch sehr kalte) Stickstoffgas (Slush) wird gesammelt und zurück in den Lagertank geleitet. Im Lagertank verflüssigen 2 Stirling Cryogenics SPC-4 Kryogeneratoren das Stickstoffgas und entziehen ihm die Energie, die von der Vakuumpumpe in die Flüssigkeit eingebracht wurde. Auf diese Weise wird kein Stickstoffgas verschwendet und es entsteht ein geschlossener Kreislauf. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, Flüssigstickstoff in großen Mengen für Tests zu liefern, sowie LKW-Lieferungen und logistische Probleme.

In Zeiten, in denen keine Tests stattfinden, halten die Kryokühler die Flüssigkeit kalt, indem sie in einem minimalen Standby-Modus arbeiten.

Das System ist seit 2009 in Betrieb und funktioniert sehr gut.

Weitere Informationen und eine wirtschaftliche Bewertung finden Sie in der folgenden Abhandlung:
Alexander Kieckhafer und Mitchell Walker vom High Power Electric Propulsion Laboratory der Georgia Tech in Atlanta diskutieren den Einsatz von Stirling SPC-4 Kryokühlern in einem geschlossenen Kreislaufsystem für flüssigen Stickstoff für ihre Weltraumsimulationskammer.