在管道系統(tong)的(de)設計中，除了對靜態(tai)載(zai)荷(he)進行(xing)校(xiao)核設計，也需要(yao)對介質不穩定性產生的(de)沖(chong)擊載(zai)荷(he)進行(xing)設計。詳(xiang)細(xi)分析與計算見配管設計參考(kao)書《管道應(ying)(ying)力(li)分析與工程應(ying)(ying)用》的(de)詳(xiang)細(xi)講述。
1. 壓(ya)力(li)管道系統沖擊載荷(he)的計算
如圖9-68所示，管(guan)道系(xi)統的(de)每段(duan)管(guan)子都可能承受(shou)潛在(zai)沖(chong)擊(ji)載荷的(de)作用(yong)。流體產生的(de)沖(chong)擊(ji)載荷存在(zai)于管(guan)道的(de)軸(zhou)線(xian)方(fang)(fang)向(xiang)，作用(yong)在(zai)管(guan)道方(fang)(fang)向(xiang)發生變化的(de)位(wei)置(zhi)。圖9-68所示系(xi)統，沖(chong)擊(ji)荷載會(hui)作用(yong)在(zai)A-B和(he)B-C管(guan)道軸(zhou)線(xian)上。
在計算中，假設介(jie)質是在固定住的(de)(de)管道(dao)中流(liu)動(v1)，不考(kao)慮管道(dao)本身(shen)振(zhen)動的(de)(de)影響，作用在管道(dao)上的(de)(de)流(liu)體(ti)載(zai)荷計算見圖9-69所示：
因為A-B管(guan)段是x向(xiang)，那么(me)流(liu)體載荷就只有(you)z方向(xiang)存在(zai)，流(liu)體的(de)壓力(li)、溫(wen)度、流(liu)速和密(mi)度等(deng)邊界條(tiao)件均已知(zhi)。主要(yao)有(you)壓力(li)推力(li)和動量力(li)兩個力(li)作用在(zai)管(guan)段兩端的(de)彎頭(tou)上，還有(you)流(liu)體和管(guan)壁之間的(de)總摩擦力(li)，計算如下。
壓力推力：Fp=pA
質量流量（體積流量）等于流速乘以介質流過的截(jie)面積：m=pAv
動量(liang)(liang)力（質量(liang)(liang)流量(liang)(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)密度(du)；v是(shi)管內流(liu)(liu)體流(liu)(liu)d速(su)；τ是(shi)單位面(mian)積的摩(mo)擦(ca)剪(jian)應力；L是(shi)管段(duan)長(chang)度(du)；D是(shi)管道內表面(mian)截面(mian)的直徑。
動量(liang)力作(zuo)用(yong)在管(guan)道的彎頭上，內壓(ya)推力也一樣，所以(yi)(yi)管(guan)端推力就是這兩者(zhe)之(zhi)和。那么(me)針對A-B管(guan)段，假設流(liu)體(ti)從A流(liu)向B，產生的沖擊力就可以(yi)(yi)用(yong)下(xia)式進行計(ji)算(suan)：
Fx=p2A+P2v2A-p3A-p3v/3A-τL?4πA
因為(wei)只有(you)瞬(shun)態流(liu)體會產生沖(chong)擊載荷，摩擦力通常被(bei)忽(hu)略(lve)，因為(wei)它是整體流(liu)量產生的。在處(chu)理壓力波(bo)時，動量這項也(ye)常常被(bei)忽(hu)略(lve)。
2. 壓(ya)力(li)管道兩相流液擊力(li)的計算
如(ru)圖9-70所示，壓力管道兩相流液(ye)擊力（水錘力）的(de)計(ji)算(suan)如(ru)下：
對于(yu)火炬管道的(de)(de)液(ye)擊力(li)，可參照SH 3009《石油化工可燃(ran)性氣體排放系統設計規范》設計。有(you)凝結液(ye)的(de)(de)可燃(ran)性氣體排放管道對固定管架的(de)(de)水(shui)平推力(li)取值(zhi)，不應小于(yu)表(biao)9-17的(de)(de)數值(zhi)。當固定管架上有(you)幾根(gen)有(you)凝結液(ye)的(de)(de)可燃(ran)性氣體排放管道時，水(shui)平推力(li)的(de)(de)作用點應分(fen)別考(kao)慮(lv)，推力(li)值(zhi)不應疊加。
