在管道系統的(de)設計中，除了對(dui)靜態載(zai)(zai)荷進行(xing)校核設計，也需要對(dui)介質不穩定性產生的(de)沖擊載(zai)(zai)荷進行(xing)設計。詳(xiang)細分(fen)析與(yu)計算(suan)見配管設計參考書《管道應力分(fen)析與(yu)工程應用》的(de)詳(xiang)細講述。
1. 壓力(li)管道系統沖擊載荷的計算(suan)
如圖(tu)9-68所示(shi)(shi)，管(guan)道系(xi)統(tong)的(de)每段管(guan)子(zi)都可能承受潛在(zai)沖擊載(zai)荷(he)的(de)作(zuo)用(yong)。流體產生的(de)沖擊載(zai)荷(he)存在(zai)于管(guan)道的(de)軸線(xian)方(fang)向，作(zuo)用(yong)在(zai)管(guan)道方(fang)向發生變化的(de)位置。圖(tu)9-68所示(shi)(shi)系(xi)統(tong)，沖擊荷(he)載(zai)會作(zuo)用(yong)在(zai)A-B和(he)B-C管(guan)道軸線(xian)上。
在(zai)計(ji)算(suan)中，假設介質(zhi)是在(zai)固定住的管(guan)道(dao)中流(liu)動(v1)，不考慮管(guan)道(dao)本(ben)身振動的影響，作(zuo)用在(zai)管(guan)道(dao)上的流(liu)體載荷計(ji)算(suan)見圖9-69所示：
因為(wei)A-B管(guan)段(duan)是(shi)x向，那么流(liu)(liu)體載荷就只有z方(fang)向存在，流(liu)(liu)體的(de)壓力(li)、溫度、流(liu)(liu)速和(he)(he)密度等邊(bian)界(jie)條件均已知。主(zhu)要有壓力(li)推(tui)力(li)和(he)(he)動量力(li)兩個力(li)作用在管(guan)段(duan)兩端的(de)彎(wan)頭(tou)上，還有流(liu)(liu)體和(he)(he)管(guan)壁之間的(de)總摩(mo)擦(ca)力(li)，計(ji)算如下。
壓力推力：Fp=pA
質(zhi)量流量（體(ti)積流量）等于流速乘(cheng)以介質(zhi)流過(guo)的截面積：m=pAv
動(dong)量力（質量流(liu)量乘以流(liu)速）：FM=mv=pAv2
摩擦力：FF=TπDL
式中，m是(shi)質量流量；p是(shi)管內流體壓力；是(shi)管內流體介質密度；v是(shi)管內流體流d速(su)；τ是(shi)單(dan)位面積(ji)的摩擦剪應力；L是(shi)管段(duan)長度；D是(shi)管道內表面截面的直徑。
動(dong)量(liang)力(li)(li)(li)作用在管道的彎(wan)頭上，內壓推(tui)力(li)(li)(li)也一樣，所(suo)以管端推(tui)力(li)(li)(li)就(jiu)是(shi)這兩(liang)者之和。那(nei)么針對A-B管段，假設(she)流體從(cong)A流向B，產(chan)生(sheng)的沖擊(ji)力(li)(li)(li)就(jiu)可(ke)以用下式進行計算：
Fx=p2A+P2v2A-p3A-p3v/3A-τL?4πA
因為只(zhi)有瞬態流(liu)(liu)體會產生沖擊載荷，摩擦力通常被忽(hu)(hu)略(lve)，因為它(ta)是整體流(liu)(liu)量(liang)產生的。在處理壓力波時(shi)，動量(liang)這項也(ye)常常被忽(hu)(hu)略(lve)。
2. 壓力管道兩相流液(ye)擊(ji)力的計(ji)算
如(ru)圖9-70所示，壓力管道(dao)兩相流液(ye)擊(ji)力（水錘力）的計算(suan)如(ru)下：
對(dui)于(yu)火(huo)炬(ju)管道(dao)的液(ye)擊力，可(ke)參照SH 3009《石油化工(gong)可(ke)燃性(xing)氣(qi)體(ti)排(pai)放系統設計規范》設計。有(you)凝結液(ye)的可(ke)燃性(xing)氣(qi)體(ti)排(pai)放管道(dao)對(dui)固(gu)定管架的水平推(tui)力取值，不(bu)應(ying)(ying)小于(yu)表9-17的數值。當固(gu)定管架上有(you)幾根(gen)有(you)凝結液(ye)的可(ke)燃性(xing)氣(qi)體(ti)排(pai)放管道(dao)時，水平推(tui)力的作用點應(ying)(ying)分(fen)別考慮，推(tui)力值不(bu)應(ying)(ying)疊加。
