在(zai)管(guan)道系統的(de)設計中(zhong)，除(chu)了對靜態載荷進(jin)行校核設計，也需要(yao)對介(jie)質(zhi)不穩(wen)定性(xing)產生的(de)沖(chong)擊載荷進(jin)行設計。詳(xiang)細(xi)分析(xi)與計算見配(pei)管(guan)設計參考(kao)書《管(guan)道應(ying)力分析(xi)與工程應(ying)用》的(de)詳(xiang)細(xi)講述。

1. 壓力管道系統沖擊載荷的(de)計算(suan)

  如圖9-68所(suo)示，管道系統(tong)的(de)(de)每段管子都可能承受潛在沖擊(ji)載(zai)(zai)荷的(de)(de)作用(yong)(yong)。流體產生的(de)(de)沖擊(ji)載(zai)(zai)荷存在于管道的(de)(de)軸線方向，作用(yong)(yong)在管道方向發生變化的(de)(de)位(wei)置。圖9-68所(suo)示系統(tong)，沖擊(ji)荷載(zai)(zai)會作用(yong)(yong)在A-B和B-C管道軸線上(shang)。

  在(zai)(zai)計(ji)算中(zhong)，假設(she)介質是在(zai)(zai)固定住的管(guan)道中(zhong)流動(v1)，不考(kao)慮管(guan)道本身振動的影響(xiang)，作用在(zai)(zai)管(guan)道上的流體載荷(he)計(ji)算見圖(tu)9-69所示：

  因為A-B管(guan)段(duan)是x向(xiang)，那么(me)流(liu)(liu)(liu)體載荷就只有(you)z方向(xiang)存在，流(liu)(liu)(liu)體的壓力、溫(wen)度、流(liu)(liu)(liu)速(su)和(he)密度等邊(bian)界條件(jian)均已知(zhi)。主要(yao)有(you)壓力推力和(he)動量力兩個力作用在管(guan)段(duan)兩端的彎頭上，還(huan)有(you)流(liu)(liu)(liu)體和(he)管(guan)壁之間的總摩擦力，計算如下。

  壓力推(tui)力：Fp=pA

  質(zhi)量(liang)(liang)流量(liang)(liang)（體積流量(liang)(liang)）等(deng)于流速乘以介質(zhi)流過的截面(mian)積：m=pAv

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

  摩擦力：FF=TπDL

  式中，m是(shi)質(zhi)量(liang)流(liu)(liu)量(liang)；p是(shi)管內流(liu)(liu)體壓(ya)力；是(shi)管內流(liu)(liu)體介質(zhi)密(mi)度；v是(shi)管內流(liu)(liu)體流(liu)(liu)d速(su)；τ是(shi)單(dan)位面積的摩(mo)擦剪應力；L是(shi)管段長度；D是(shi)管道內表面截面的直徑。

  動(dong)量力作用(yong)(yong)在管道的彎頭上(shang)，內壓推(tui)(tui)力也一樣，所(suo)以管端(duan)推(tui)(tui)力就是這兩(liang)者(zhe)之(zhi)和。那(nei)么(me)針(zhen)對(dui)A-B管段，假設流體從(cong)A流向B，產生的沖擊力就可以用(yong)(yong)下式進行計算：

  Fx=p2A+P2v2A-p3A-p3v/3A-τL?4πA

  因為(wei)只有瞬(shun)態流體會(hui)產(chan)生沖擊(ji)載荷(he)，摩擦力通常被忽(hu)略，因為(wei)它是整(zheng)體流量(liang)產(chan)生的。在處(chu)理壓力波時(shi)，動量(liang)這項也常常被忽(hu)略。

2. 壓(ya)力(li)管道(dao)兩相流液(ye)擊力(li)的計(ji)算

  如圖(tu)9-70所示，壓力(li)(li)管道兩(liang)相流液擊力(li)(li)（水錘力(li)(li)）的(de)計算如下(xia)：

  對于火炬管(guan)道的(de)(de)液(ye)(ye)擊力(li)，可(ke)參(can)照SH 3009《石油(you)化工可(ke)燃性氣(qi)(qi)體排(pai)放(fang)(fang)系統設計(ji)規(gui)范(fan)》設計(ji)。有(you)凝(ning)結液(ye)(ye)的(de)(de)可(ke)燃性氣(qi)(qi)體排(pai)放(fang)(fang)管(guan)道對固定管(guan)架的(de)(de)水(shui)平(ping)推(tui)(tui)力(li)取值(zhi)，不應小于表(biao)9-17的(de)(de)數(shu)值(zhi)。當固定管(guan)架上有(you)幾(ji)根有(you)凝(ning)結液(ye)(ye)的(de)(de)可(ke)燃性氣(qi)(qi)體排(pai)放(fang)(fang)管(guan)道時(shi)，水(shui)平(ping)推(tui)(tui)力(li)的(de)(de)作用點應分別(bie)考慮，推(tui)(tui)力(li)值(zhi)不應疊加(jia)。