在管(guan)道系統的設(she)計(ji)中，除了對靜(jing)態載(zai)荷(he)進(jin)行(xing)校核設(she)計(ji)，也(ye)需要對介質不穩定性產(chan)生(sheng)的沖(chong)擊載(zai)荷(he)進(jin)行(xing)設(she)計(ji)。詳(xiang)(xiang)細(xi)分(fen)析(xi)與計(ji)算見配(pei)管(guan)設(she)計(ji)參考(kao)書《管(guan)道應(ying)力分(fen)析(xi)與工(gong)程應(ying)用(yong)》的詳(xiang)(xiang)細(xi)講述。

1. 壓力管道系統沖(chong)擊載荷的(de)計算(suan)

  如(ru)圖9-68所(suo)示(shi)，管(guan)(guan)道系(xi)統(tong)的(de)(de)每段(duan)管(guan)(guan)子(zi)都可能承(cheng)受潛在(zai)沖(chong)擊(ji)載(zai)荷(he)的(de)(de)作用。流體產生(sheng)(sheng)的(de)(de)沖(chong)擊(ji)載(zai)荷(he)存在(zai)于管(guan)(guan)道的(de)(de)軸線方向(xiang)，作用在(zai)管(guan)(guan)道方向(xiang)發生(sheng)(sheng)變化的(de)(de)位置。圖9-68所(suo)示(shi)系(xi)統(tong)，沖(chong)擊(ji)荷(he)載(zai)會作用在(zai)A-B和B-C管(guan)(guan)道軸線上。

  在計算(suan)中，假設(she)介質是在固(gu)定住的(de)管(guan)道(dao)中流動(v1)，不考慮管(guan)道(dao)本身振動的(de)影響，作(zuo)用在管(guan)道(dao)上的(de)流體載荷(he)計算(suan)見圖9-69所示：

  因為(wei)A-B管(guan)段是x向，那么流體載荷就只有z方(fang)向存(cun)在，流體的壓(ya)力(li)、溫度、流速和密度等邊(bian)界條件均已知。主要有壓(ya)力(li)推力(li)和動量力(li)兩(liang)個力(li)作用在管(guan)段兩(liang)端的彎頭上，還有流體和管(guan)壁之間的總摩擦力(li)，計算如下。

  壓(ya)力推(tui)力：Fp=pA

  質量(liang)流(liu)量(liang)（體(ti)積流(liu)量(liang)）等于流(liu)速乘以介質流(liu)過的(de)截面積：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(li)：FF=TπDL

  式中，m是質量(liang)(liang)流量(liang)(liang)；p是管(guan)(guan)內流體(ti)(ti)壓(ya)力；是管(guan)(guan)內流體(ti)(ti)介質密度(du)；v是管(guan)(guan)內流體(ti)(ti)流d速；τ是單位(wei)面積的摩擦剪應力；L是管(guan)(guan)段長度(du)；D是管(guan)(guan)道內表面截面的直徑。

  動(dong)量力作用在(zai)管(guan)道的彎(wan)頭上，內(nei)壓推力也一樣，所以(yi)管(guan)端推力就(jiu)是這(zhe)兩(liang)者之和(he)。那么針對A-B管(guan)段，假(jia)設流(liu)體從A流(liu)向B，產生的沖擊力就(jiu)可以(yi)用下式(shi)進行計(ji)算：

  Fx=p2A+P2v2A-p3A-p3v/3A-τL?4πA

  因為只有瞬態流體(ti)會產(chan)生(sheng)沖擊(ji)載荷，摩(mo)擦力(li)(li)通常被忽略，因為它是(shi)整(zheng)體(ti)流量產(chan)生(sheng)的。在處理壓力(li)(li)波(bo)時，動量這項也常常被忽略。

2. 壓力(li)管道兩相流(liu)液擊力(li)的計算

  如圖9-70所示，壓力(li)管道兩(liang)相(xiang)流液擊力(li)（水錘力(li)）的計算如下：

  對(dui)于(yu)火炬管道的液擊(ji)力(li)，可(ke)(ke)參照SH 3009《石油化(hua)工可(ke)(ke)燃性氣(qi)體排放(fang)(fang)系統設(she)計規范》設(she)計。有凝結(jie)(jie)液的可(ke)(ke)燃性氣(qi)體排放(fang)(fang)管道對(dui)固定管架(jia)(jia)的水平推力(li)取值(zhi)，不應(ying)(ying)小于(yu)表(biao)9-17的數(shu)值(zhi)。當(dang)固定管架(jia)(jia)上有幾根有凝結(jie)(jie)液的可(ke)(ke)燃性氣(qi)體排放(fang)(fang)管道時，水平推力(li)的作(zuo)用點應(ying)(ying)分(fen)別考慮，推力(li)值(zhi)不應(ying)(ying)疊加(jia)。