某系统非稳态连通器中液面高差的数值计算

　　0 引言

　　所谓连通器， 是几个相互连通的容器， 注入同一种液体， 在液体不流动时连通器容器的液面总是保持在同一个水平面上。 这是因为连通器内装的是同一种液体，左右两个液柱的密度相同， 根据液体压强公式 P=ρgh 可知， 只有当两边液柱高度相同时， 两侧液面才能保持平衡否则在压力的驱动下， 一侧液面将会流动直至液面相同。 但是当连通器中虽然盛装相同液体， 但两侧液面上方压力不等， 则液面的压力差等于连通器两容器液面高差所产生的压差。 当连通器液面上压力相等， 但两侧有互不相混的两种液体， 自分界面起两液面高度与液体密度成反比。 在工程上连通器的工作原理有着广泛的应用。 如各种液面计， 水银真空计， 液柱式风压表， 差压计等等， 都是应用连通器原理制成的。

　　1 某处理系统喷淋回收单元连通器介绍

　　在某处理系统的介质回收单元中， 我们也用到了连通器的工作原理。 系统中连通器的工艺流程见图 1。 该系统中安装了做功元件—泵， 这样由于泵的工作使得右侧容器的液面下降。 当系统连续工作以后， 由于该连通器是一个非稳态的流动状态， 即连通器两侧的液面不是静止的， 出现了液面差， 如此导致了连通器中的液体流动起来。 一旦流体流动起来， 如果连接两容器的接管选择不合适也许会出现右侧容器液面高度降到泵的吸入口以下， 从而造成泵的汽蚀， 随之介质回收系统的工作效率降为0， 并使得整个处理系统瘫痪。所以该问题处理不当造成的后果是很严重的。

　　在某处理系统中， 为了实现某种功用， 在产品的处理加工过程中添加了一种膨胀介质， 而由于该种介质即对环境有一定影响又比较贵重，

所以在整个处理系统中对该介质进行了回收。 其具体流程为： 由处理系统前端过来的介质混合气体， 首先进入回收单元中冷凝塔 (见图1 所示) 的液面以下对介质进行初步冷凝， 冷凝的介质下沉到介质贮罐中，没有冷凝的介质气体继续向上流动，与喷淋形成的雾状水滴进一步进行热交换。

　　而其他的不冷凝性杂质气体由冷凝塔的顶部排出口排入大气。喷淋水是由泵从液位平衡器抽出后输送到冷凝塔的上层。

　　冷凝塔中冷凝的介质和喷淋水一起通过连通器流动到介质贮罐，由于介质的密度比水大所以介质就留在了罐体，而水上升到液位平衡器中，实现介质和水的分离，其中液位平衡器的上部通大气。当泵工作时，为了保证其正常工作，由液面差形成的流量应大于等于泵的流量。

　　2 液面差计算