在管(guan)道系統的(de)設(she)(she)計(ji)中(zhong)，除了(le)對靜態(tai)載(zai)荷進(jin)行校核設(she)(she)計(ji)，也需要對介(jie)質不(bu)穩(wen)定性產(chan)生的(de)沖擊(ji)載(zai)荷進(jin)行設(she)(she)計(ji)。詳細(xi)分析(xi)(xi)與計(ji)算見配管(guan)設(she)(she)計(ji)參(can)考(kao)書(shu)《管(guan)道應力分析(xi)(xi)與工程應用》的(de)詳細(xi)講述。

1. 壓力管道系統(tong)沖擊載荷的計(ji)算

  如圖(tu)9-68所(suo)示(shi)，管(guan)(guan)道(dao)(dao)系(xi)(xi)統(tong)的(de)每段(duan)管(guan)(guan)子都(dou)可能承(cheng)受潛在(zai)沖擊載(zai)荷的(de)作(zuo)用(yong)。流體產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)沖擊載(zai)荷存在(zai)于管(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)軸線(xian)方(fang)向，作(zuo)用(yong)在(zai)管(guan)(guan)道(dao)(dao)方(fang)向發(fa)生(sheng)(sheng)變化的(de)位置。圖(tu)9-68所(suo)示(shi)系(xi)(xi)統(tong)，沖擊荷載(zai)會作(zuo)用(yong)在(zai)A-B和B-C管(guan)(guan)道(dao)(dao)軸線(xian)上。

  在計算中(zhong)，假(jia)設(she)介質是在固定住的(de)管(guan)道(dao)(dao)中(zhong)流(liu)動(dong)(v1)，不(bu)考慮管(guan)道(dao)(dao)本身振動(dong)的(de)影(ying)響，作用在管(guan)道(dao)(dao)上的(de)流(liu)體(ti)載荷計算見圖9-69所示：

  因為A-B管(guan)段是(shi)x向，那么流(liu)體載荷就只(zhi)有(you)(you)z方向存在(zai)，流(liu)體的(de)壓(ya)力、溫度、流(liu)速(su)和(he)密度等邊界條件均(jun)已(yi)知。主要有(you)(you)壓(ya)力推力和(he)動量力兩(liang)個力作用在(zai)管(guan)段兩(liang)端的(de)彎頭上，還有(you)(you)流(liu)體和(he)管(guan)壁之間的(de)總摩擦(ca)力，計算如下。

  壓力(li)推力(li)：Fp=pA

  質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)流(liu)量(liang)(liang)（體積(ji)流(liu)量(liang)(liang)）等于流(liu)速乘(cheng)以介質(zhi)(zhi)流(liu)過的截面積(ji)：m=pAv

  動(dong)量(liang)力（質量(liang)流(liu)量(liang)乘(cheng)以流(liu)速）：FM=mv=pAv2

  摩擦力：FF=TπDL

  式中，m是(shi)質量流(liu)量；p是(shi)管內(nei)流(liu)體(ti)壓力(li)；是(shi)管內(nei)流(liu)體(ti)介(jie)質密度(du)；v是(shi)管內(nei)流(liu)體(ti)流(liu)d速；τ是(shi)單位面積的摩擦剪應力(li)；L是(shi)管段長(chang)度(du)；D是(shi)管道內(nei)表面截(jie)面的直徑。

  動量力(li)作用在(zai)管道的彎頭上，內壓推(tui)力(li)也(ye)一樣(yang)，所以(yi)管端推(tui)力(li)就(jiu)(jiu)是這兩者之和。那么針(zhen)對A-B管段，假(jia)設流(liu)體從A流(liu)向(xiang)B，產生的沖擊力(li)就(jiu)(jiu)可以(yi)用下式進(jin)行計算：

  Fx=p2A+P2v2A-p3A-p3v/3A-τL?4πA

  因(yin)為只(zhi)有瞬(shun)態流體(ti)會產(chan)(chan)生沖擊載荷(he)，摩擦力(li)通常被(bei)忽略(lve)，因(yin)為它是整體(ti)流量產(chan)(chan)生的(de)。在處(chu)理壓力(li)波時，動量這項也(ye)常常被(bei)忽略(lve)。

2. 壓力管(guan)道(dao)兩相流(liu)液擊(ji)力的計算

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

  對于火炬管道的(de)(de)液擊力，可(ke)參照SH 3009《石油化工可(ke)燃性(xing)(xing)氣(qi)體排放系(xi)統設計(ji)規范》設計(ji)。有凝(ning)(ning)結液的(de)(de)可(ke)燃性(xing)(xing)氣(qi)體排放管道對固定管架的(de)(de)水平推力取值(zhi)，不應小(xiao)于表(biao)9-17的(de)(de)數值(zhi)。當(dang)固定管架上有幾根有凝(ning)(ning)結液的(de)(de)可(ke)燃性(xing)(xing)氣(qi)體排放管道時，水平推力的(de)(de)作用點應分別(bie)考慮，推力值(zhi)不應疊加。