在管道(dao)系(xi)統的(de)設(she)(she)計中(zhong)，除了對靜態載荷進行(xing)(xing)校核設(she)(she)計，也(ye)需要對介質不穩定性產(chan)生的(de)沖擊(ji)載荷進行(xing)(xing)設(she)(she)計。詳細(xi)分(fen)(fen)析與(yu)計算見(jian)配管設(she)(she)計參考書(shu)《管道(dao)應力(li)分(fen)(fen)析與(yu)工程(cheng)應用(yong)》的(de)詳細(xi)講述。

1. 壓力(li)管(guan)道(dao)系(xi)統沖擊載荷的計算

  如圖(tu)9-68所示(shi)，管道(dao)系統(tong)的(de)(de)每(mei)段管子都可能承受潛在(zai)沖(chong)擊(ji)載(zai)荷(he)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用。流體產(chan)生的(de)(de)沖(chong)擊(ji)載(zai)荷(he)存在(zai)于管道(dao)的(de)(de)軸線(xian)方(fang)向(xiang)，作(zuo)(zuo)用在(zai)管道(dao)方(fang)向(xiang)發(fa)生變(bian)化的(de)(de)位置。圖(tu)9-68所示(shi)系統(tong)，沖(chong)擊(ji)荷(he)載(zai)會作(zuo)(zuo)用在(zai)A-B和B-C管道(dao)軸線(xian)上。

  在(zai)計算中(zhong)，假設介質(zhi)是(shi)在(zai)固(gu)定(ding)住(zhu)的管道中(zhong)流(liu)動(v1)，不考慮管道本身振動的影響，作用在(zai)管道上的流(liu)體(ti)載荷計算見圖9-69所示：

  因為A-B管(guan)段(duan)是x向(xiang)，那么流(liu)體(ti)(ti)載(zai)荷就只(zhi)有(you)(you)z方向(xiang)存在，流(liu)體(ti)(ti)的壓力(li)、溫度(du)、流(liu)速(su)和(he)密(mi)度(du)等(deng)邊界條(tiao)件(jian)均已(yi)知。主(zhu)要有(you)(you)壓力(li)推力(li)和(he)動量(liang)力(li)兩(liang)個力(li)作用在管(guan)段(duan)兩(liang)端(duan)的彎頭上，還有(you)(you)流(liu)體(ti)(ti)和(he)管(guan)壁(bi)之間的總摩擦力(li)，計算如下。

  壓(ya)力推力：Fp=pA

  質(zhi)量(liang)流(liu)量(liang)（體積流(liu)量(liang)）等于流(liu)速乘以介質(zhi)流(liu)過(guo)的截面積：m=pAv

  動量力（質量流(liu)量乘以流(liu)速）：FM=mv=pAv2

  摩擦力：FF=TπDL

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

  動量(liang)力作用(yong)在管道的(de)彎頭上，內壓推力也一樣，所以管端推力就是(shi)這(zhe)兩(liang)者之和。那么針對(dui)A-B管段，假設流體從A流向B，產(chan)生的(de)沖擊力就可以用(yong)下式進行計算：

  Fx=p2A+P2v2A-p3A-p3v/3A-τL?4πA

  因為只有(you)瞬態流體會產生沖(chong)擊載荷，摩(mo)擦力通(tong)常被忽(hu)略，因為它(ta)是整體流量(liang)產生的。在處理(li)壓力波時，動量(liang)這項也常常被忽(hu)略。

2. 壓力管道兩相流液(ye)擊力的計算

  如圖9-70所示，壓(ya)力管道兩相流液擊(ji)力（水(shui)錘力）的計算如下：

  對(dui)于火(huo)炬管道的液擊力(li)(li)，可參照SH 3009《石油化(hua)工可燃(ran)性(xing)氣體排(pai)放系統設(she)計規范》設(she)計。有(you)(you)凝結液的可燃(ran)性(xing)氣體排(pai)放管道對(dui)固定(ding)管架的水(shui)平推(tui)力(li)(li)取值，不應(ying)小于表9-17的數值。當固定(ding)管架上(shang)有(you)(you)幾根有(you)(you)凝結液的可燃(ran)性(xing)氣體排(pai)放管道時，水(shui)平推(tui)力(li)(li)的作用(yong)點應(ying)分別考(kao)慮(lv)，推(tui)力(li)(li)值不應(ying)疊加。