在管道系統的設(she)計中，除了對靜態載荷(he)進(jin)行(xing)校核設(she)計，也需要對介質不穩定性產生的沖(chong)擊載荷(he)進(jin)行(xing)設(she)計。詳(xiang)細分析(xi)與計算(suan)見配管設(she)計參考(kao)書《管道應力(li)分析(xi)與工程應用》的詳(xiang)細講述(shu)。

1. 壓力(li)管(guan)道系統沖擊載荷的計算

  如(ru)圖(tu)9-68所示，管(guan)道(dao)系統的每段(duan)管(guan)子都可能(neng)承受潛在(zai)(zai)沖(chong)擊載(zai)荷(he)的作(zuo)用(yong)。流體產(chan)生(sheng)的沖(chong)擊載(zai)荷(he)存在(zai)(zai)于管(guan)道(dao)的軸(zhou)線方向，作(zuo)用(yong)在(zai)(zai)管(guan)道(dao)方向發(fa)生(sheng)變化的位(wei)置。圖(tu)9-68所示系統，沖(chong)擊荷(he)載(zai)會作(zuo)用(yong)在(zai)(zai)A-B和B-C管(guan)道(dao)軸(zhou)線上。

  在(zai)計算中，假設介質是(shi)在(zai)固定住的(de)(de)管(guan)道中流動(dong)(v1)，不考慮管(guan)道本身振動(dong)的(de)(de)影響，作用在(zai)管(guan)道上的(de)(de)流體載(zai)荷計算見(jian)圖(tu)9-69所(suo)示：

  因為A-B管(guan)段(duan)是x向(xiang)(xiang)，那么流體載荷就(jiu)只有(you)(you)z方(fang)向(xiang)(xiang)存在，流體的(de)壓力(li)(li)、溫度(du)、流速和密度(du)等邊界條件(jian)均已知。主要(yao)有(you)(you)壓力(li)(li)推力(li)(li)和動量力(li)(li)兩個力(li)(li)作(zuo)用在管(guan)段(duan)兩端(duan)的(de)彎(wan)頭上，還(huan)有(you)(you)流體和管(guan)壁之間的(de)總摩擦力(li)(li)，計算如下。

  壓力(li)推力(li)：Fp=pA

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

  動量(liang)力（質量(liang)流量(liang)乘以(yi)流速(su)）：FM=mv=pAv2

  摩擦力：FF=TπDL

  式中(zhong)，m是(shi)質量流(liu)量；p是(shi)管內流(liu)體(ti)壓力；是(shi)管內流(liu)體(ti)介質密度；v是(shi)管內流(liu)體(ti)流(liu)d速；τ是(shi)單(dan)位面(mian)積的摩擦剪應力；L是(shi)管段長度；D是(shi)管道內表面(mian)截面(mian)的直徑。

  動量(liang)力作(zuo)用(yong)在(zai)管(guan)道的彎頭上，內壓推力也一樣，所(suo)以(yi)(yi)管(guan)端(duan)推力就是(shi)這(zhe)兩者之(zhi)和。那么(me)針(zhen)對A-B管(guan)段，假設流體(ti)從A流向B，產生(sheng)的沖擊力就可以(yi)(yi)用(yong)下式(shi)進行計算(suan)：

  Fx=p2A+P2v2A-p3A-p3v/3A-τL?4πA

  因(yin)為只有(you)瞬態流體(ti)會產生沖擊載荷(he)，摩擦力(li)通常(chang)被(bei)忽略，因(yin)為它是整體(ti)流量產生的。在處理壓力(li)波時，動量這項也常(chang)常(chang)被(bei)忽略。

2. 壓力管道兩相流液擊力的(de)計算

  如(ru)圖(tu)9-70所示(shi)，壓力管道兩相流液擊力（水(shui)錘力）的(de)計算如(ru)下：

  對于(yu)火炬管(guan)(guan)(guan)道(dao)的(de)液擊力，可參(can)照SH 3009《石油化工可燃性氣(qi)(qi)體(ti)排(pai)放(fang)系統設計規范》設計。有(you)凝結液的(de)可燃性氣(qi)(qi)體(ti)排(pai)放(fang)管(guan)(guan)(guan)道(dao)對固定(ding)管(guan)(guan)(guan)架的(de)水(shui)平(ping)推(tui)力取(qu)值，不應小于(yu)表9-17的(de)數(shu)值。當(dang)固定(ding)管(guan)(guan)(guan)架上有(you)幾根有(you)凝結液的(de)可燃性氣(qi)(qi)體(ti)排(pai)放(fang)管(guan)(guan)(guan)道(dao)時，水(shui)平(ping)推(tui)力的(de)作(zuo)用點應分(fen)別考(kao)慮，推(tui)力值不應疊加。