在管道系統的設(she)計(ji)中，除了對靜態載(zai)荷進行校(xiao)核設(she)計(ji)，也需要(yao)對介(jie)質(zhi)不穩定性(xing)產生(sheng)的沖擊載(zai)荷進行設(she)計(ji)。詳細分析與計(ji)算見(jian)配管設(she)計(ji)參考(kao)書(shu)《管道應力(li)分析與工程(cheng)應用》的詳細講述。

1. 壓(ya)力管(guan)道(dao)系統沖擊載荷的(de)計算

  如圖9-68所示，管(guan)(guan)道系(xi)(xi)統(tong)的每段管(guan)(guan)子都可能承(cheng)受(shou)潛在(zai)(zai)沖(chong)擊載荷的作(zuo)用(yong)。流體產生的沖(chong)擊載荷存在(zai)(zai)于管(guan)(guan)道的軸線方向，作(zuo)用(yong)在(zai)(zai)管(guan)(guan)道方向發生變化(hua)的位置。圖9-68所示系(xi)(xi)統(tong)，沖(chong)擊荷載會作(zuo)用(yong)在(zai)(zai)A-B和(he)B-C管(guan)(guan)道軸線上。

  在計(ji)算中，假設介(jie)質是在固定住的管(guan)道中流(liu)動(v1)，不(bu)考慮管(guan)道本身振動的影響，作用在管(guan)道上的流(liu)體(ti)載荷計(ji)算見圖9-69所示：

  因為A-B管段(duan)是x向，那么流(liu)體載荷就只有z方向存在(zai)，流(liu)體的壓力、溫度、流(liu)速和密度等邊(bian)界條件均已知。主要(yao)有壓力推力和動量力兩個力作用在(zai)管段(duan)兩端的彎(wan)頭上(shang)，還有流(liu)體和管壁(bi)之間的總摩擦力，計算如下。

  壓力推(tui)力：Fp=pA

  質(zhi)(zhi)量流(liu)(liu)量（體積(ji)流(liu)(liu)量）等于流(liu)(liu)速(su)乘(cheng)以(yi)介質(zhi)(zhi)流(liu)(liu)過的(de)截面積(ji)：m=pAv

  動(dong)量力（質量流量乘以流速(su)）：FM=mv=pAv2

  摩擦力：FF=TπDL

  式中，m是(shi)質(zhi)量流量；p是(shi)管(guan)內(nei)(nei)流體(ti)壓力；是(shi)管(guan)內(nei)(nei)流體(ti)介質(zhi)密(mi)度；v是(shi)管(guan)內(nei)(nei)流體(ti)流d速；τ是(shi)單(dan)位面積的(de)摩(mo)擦(ca)剪(jian)應力；L是(shi)管(guan)段長度；D是(shi)管(guan)道內(nei)(nei)表面截面的(de)直徑。

  動量力作用(yong)在管道(dao)的彎頭(tou)上，內壓推力也一樣，所(suo)以管端(duan)推力就是(shi)這兩者之和。那么(me)針對A-B管段(duan)，假設流體從(cong)A流向B，產(chan)生的沖擊力就可以用(yong)下式進(jin)行計算：

  Fx=p2A+P2v2A-p3A-p3v/3A-τL?4πA

  因(yin)為只(zhi)有(you)瞬態(tai)流體(ti)會產生沖(chong)擊載荷，摩擦力(li)通常被忽略(lve)，因(yin)為它(ta)是整體(ti)流量(liang)(liang)產生的。在處理(li)壓力(li)波時，動量(liang)(liang)這項也常常被忽略(lve)。

2. 壓(ya)力管(guan)道兩相流液擊力的計算

  如(ru)圖(tu)9-70所示，壓力(li)管道(dao)兩相流液擊力(li)（水錘力(li)）的計算(suan)如(ru)下(xia)：

  對(dui)于(yu)火炬管(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)(de)液擊力，可(ke)(ke)參照(zhao)SH 3009《石油(you)化工可(ke)(ke)燃(ran)(ran)(ran)性(xing)氣體排(pai)放(fang)(fang)系統設(she)計(ji)規范》設(she)計(ji)。有凝(ning)結(jie)液的(de)(de)(de)可(ke)(ke)燃(ran)(ran)(ran)性(xing)氣體排(pai)放(fang)(fang)管(guan)(guan)道(dao)對(dui)固(gu)定管(guan)(guan)架(jia)的(de)(de)(de)水(shui)平推力取值(zhi)，不(bu)應小于(yu)表(biao)9-17的(de)(de)(de)數(shu)值(zhi)。當固(gu)定管(guan)(guan)架(jia)上有幾根有凝(ning)結(jie)液的(de)(de)(de)可(ke)(ke)燃(ran)(ran)(ran)性(xing)氣體排(pai)放(fang)(fang)管(guan)(guan)道(dao)時，水(shui)平推力的(de)(de)(de)作用點應分別考(kao)慮，推力值(zhi)不(bu)應疊加(jia)。