在管道系(xi)統的設(she)(she)計中，除了對靜態載荷(he)進行校核設(she)(she)計，也需要對介質不(bu)穩定(ding)性產(chan)生的沖擊載荷(he)進行設(she)(she)計。詳細分(fen)析(xi)與計算見配管設(she)(she)計參考書《管道應(ying)力分(fen)析(xi)與工程(cheng)應(ying)用》的詳細講述(shu)。

1. 壓力管(guan)道(dao)系統沖擊載荷的計(ji)算(suan)

  如圖9-68所(suo)示，管(guan)(guan)道(dao)(dao)系統(tong)的每段(duan)管(guan)(guan)子都可能承受潛在沖擊載荷(he)的作(zuo)(zuo)用。流體產生的沖擊載荷(he)存在于管(guan)(guan)道(dao)(dao)的軸(zhou)線方(fang)向，作(zuo)(zuo)用在管(guan)(guan)道(dao)(dao)方(fang)向發生變(bian)化的位置。圖9-68所(suo)示系統(tong)，沖擊荷(he)載會(hui)作(zuo)(zuo)用在A-B和B-C管(guan)(guan)道(dao)(dao)軸(zhou)線上。

  在(zai)(zai)計(ji)算中，假設介質是在(zai)(zai)固定住的管(guan)道中流動(v1)，不考慮管(guan)道本身振動的影響(xiang)，作用在(zai)(zai)管(guan)道上的流體載荷計(ji)算見圖9-69所(suo)示：

  因為A-B管(guan)段(duan)是x向，那(nei)么(me)流(liu)(liu)體(ti)載荷就只(zhi)有(you)z方(fang)向存在，流(liu)(liu)體(ti)的(de)壓(ya)力、溫度(du)、流(liu)(liu)速和(he)密(mi)度(du)等邊(bian)界(jie)條(tiao)件均已(yi)知。主要有(you)壓(ya)力推力和(he)動量力兩(liang)個力作用在管(guan)段(duan)兩(liang)端(duan)的(de)彎(wan)頭上，還有(you)流(liu)(liu)體(ti)和(he)管(guan)壁之間的(de)總摩(mo)擦力，計算如(ru)下。

  壓(ya)力(li)推力(li)：Fp=pA

  質量(liang)流量(liang)（體積流量(liang)）等于流速(su)乘以介(jie)質流過的(de)截面積：m=pAv

  動量(liang)力(li)（質量(liang)流(liu)量(liang)乘以流(liu)速）：FM=mv=pAv2

  摩擦力(li)：FF=TπDL

  式中，m是(shi)(shi)質(zhi)量(liang)流量(liang)；p是(shi)(shi)管內流體(ti)壓(ya)力；是(shi)(shi)管內流體(ti)介質(zhi)密度；v是(shi)(shi)管內流體(ti)流d速；τ是(shi)(shi)單位面(mian)(mian)積的摩擦剪應力；L是(shi)(shi)管段長度；D是(shi)(shi)管道內表面(mian)(mian)截(jie)面(mian)(mian)的直徑。

  動量(liang)力(li)(li)作(zuo)用在管(guan)道(dao)的彎頭(tou)上(shang)，內壓(ya)推(tui)力(li)(li)也一樣(yang)，所以管(guan)端(duan)推(tui)力(li)(li)就(jiu)(jiu)是這兩者之和。那么(me)針對A-B管(guan)段，假設(she)流體從A流向B，產生的沖擊力(li)(li)就(jiu)(jiu)可以用下(xia)式進行(xing)計(ji)算：

  Fx=p2A+P2v2A-p3A-p3v/3A-τL?4πA

  因為(wei)只(zhi)有瞬態流體會(hui)產生沖(chong)擊載(zai)荷，摩擦力通常(chang)被忽略，因為(wei)它是整體流量(liang)產生的。在處理壓力波時，動量(liang)這項也(ye)常(chang)常(chang)被忽略。

2. 壓力管道兩相流液擊力的計算

  如圖9-70所示(shi)，壓力(li)管(guan)道(dao)兩相(xiang)流液(ye)擊(ji)力(li)（水錘力(li)）的計(ji)算如下：

  對(dui)于火炬管(guan)道的(de)(de)液(ye)擊力，可(ke)參照SH 3009《石油化工可(ke)燃(ran)(ran)性(xing)氣(qi)(qi)體(ti)排(pai)放(fang)系統設計規范》設計。有凝(ning)結液(ye)的(de)(de)可(ke)燃(ran)(ran)性(xing)氣(qi)(qi)體(ti)排(pai)放(fang)管(guan)道對(dui)固(gu)定管(guan)架的(de)(de)水平推(tui)力取值(zhi)，不(bu)應(ying)小于表9-17的(de)(de)數值(zhi)。當(dang)固(gu)定管(guan)架上有幾根(gen)有凝(ning)結液(ye)的(de)(de)可(ke)燃(ran)(ran)性(xing)氣(qi)(qi)體(ti)排(pai)放(fang)管(guan)道時，水平推(tui)力的(de)(de)作用點(dian)應(ying)分(fen)別(bie)考慮，推(tui)力值(zhi)不(bu)應(ying)疊加。