在管道系統的(de)設(she)計(ji)中(zhong)，除了對靜態載(zai)荷進行校核(he)設(she)計(ji)，也需要(yao)對介質(zhi)不穩定性產生的(de)沖擊載(zai)荷進行設(she)計(ji)。詳細(xi)分析與(yu)計(ji)算見配管設(she)計(ji)參考書(shu)《管道應力(li)分析與(yu)工程應用》的(de)詳細(xi)講述。

1. 壓力管道系統沖(chong)擊載荷的計算

  如圖(tu)9-68所示(shi)，管道(dao)系(xi)統的每段管子都可能(neng)承受潛在沖(chong)擊載(zai)(zai)荷(he)的作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)。流體產生的沖(chong)擊載(zai)(zai)荷(he)存在于管道(dao)的軸(zhou)線(xian)方向(xiang)，作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)在管道(dao)方向(xiang)發生變化(hua)的位置。圖(tu)9-68所示(shi)系(xi)統，沖(chong)擊荷(he)載(zai)(zai)會作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)在A-B和(he)B-C管道(dao)軸(zhou)線(xian)上(shang)。

  在計算(suan)中，假(jia)設(she)介質是在固定住(zhu)的管(guan)道(dao)中流動(v1)，不考慮管(guan)道(dao)本身振動的影響，作(zuo)用在管(guan)道(dao)上的流體載荷(he)計算(suan)見圖9-69所(suo)示(shi)：

  因為A-B管(guan)段(duan)是x向，那么流體(ti)(ti)載荷就只有z方向存在，流體(ti)(ti)的壓力(li)(li)、溫度(du)、流速和(he)密(mi)度(du)等(deng)邊界條件均已知(zhi)。主要有壓力(li)(li)推力(li)(li)和(he)動量力(li)(li)兩(liang)(liang)個力(li)(li)作用在管(guan)段(duan)兩(liang)(liang)端的彎頭上，還有流體(ti)(ti)和(he)管(guan)壁之間的總摩擦力(li)(li)，計算(suan)如下。

  壓力推力：Fp=pA

  質量(liang)流(liu)量(liang)（體積流(liu)量(liang)）等(deng)于流(liu)速乘以介質流(liu)過的截面積：m=pAv

  動(dong)量(liang)力（質量(liang)流量(liang)乘以(yi)流速）：FM=mv=pAv2

  摩擦(ca)力(li)：FF=TπDL

  式(shi)中，m是(shi)質量流量；p是(shi)管內(nei)(nei)流體壓力；是(shi)管內(nei)(nei)流體介質密度；v是(shi)管內(nei)(nei)流體流d速(su)；τ是(shi)單位面(mian)積的(de)摩擦剪應力；L是(shi)管段長度；D是(shi)管道內(nei)(nei)表面(mian)截面(mian)的(de)直徑。

  動量力(li)作用(yong)在(zai)管道的彎頭上，內壓推力(li)也一樣(yang)，所以(yi)(yi)管端推力(li)就是這兩(liang)者之(zhi)和(he)。那(nei)么(me)針對A-B管段(duan)，假(jia)設流(liu)體從A流(liu)向(xiang)B，產生的沖擊力(li)就可以(yi)(yi)用(yong)下(xia)式進行計算：

  Fx=p2A+P2v2A-p3A-p3v/3A-τL?4πA

  因(yin)(yin)為(wei)只有(you)瞬態(tai)流(liu)體會產(chan)生沖擊載(zai)荷，摩(mo)擦(ca)力通常(chang)被忽(hu)略，因(yin)(yin)為(wei)它是(shi)整體流(liu)量產(chan)生的。在(zai)處理壓力波時，動量這項也常(chang)常(chang)被忽(hu)略。

2. 壓力管道兩相流液擊力的計(ji)算

  如圖(tu)9-70所示，壓(ya)力(li)(li)管道兩相流液擊力(li)(li)（水錘力(li)(li)）的計算如下(xia)：

  對于(yu)火炬(ju)管道(dao)(dao)的液(ye)(ye)(ye)擊力，可參照SH 3009《石油化(hua)工可燃性氣(qi)體排(pai)(pai)放系統設計(ji)規范》設計(ji)。有凝結(jie)液(ye)(ye)(ye)的可燃性氣(qi)體排(pai)(pai)放管道(dao)(dao)對固定管架的水(shui)平(ping)推(tui)力取(qu)值，不應小于(yu)表(biao)9-17的數值。當固定管架上(shang)有幾根有凝結(jie)液(ye)(ye)(ye)的可燃性氣(qi)體排(pai)(pai)放管道(dao)(dao)時，水(shui)平(ping)推(tui)力的作(zuo)用點應分(fen)別考慮，推(tui)力值不應疊加。