在管(guan)道系統的設(she)計中，除了對(dui)(dui)靜態(tai)載荷(he)進行(xing)校核設(she)計，也需要對(dui)(dui)介質(zhi)不穩定(ding)性產生的沖擊載荷(he)進行(xing)設(she)計。詳細分析(xi)與計算見(jian)配管(guan)設(she)計參考(kao)書《管(guan)道應(ying)力(li)分析(xi)與工程應(ying)用》的詳細講述。

1. 壓力管道(dao)系統沖擊(ji)載荷的(de)計算

  如圖9-68所示，管道(dao)系統的(de)(de)每段管子都可能承受潛(qian)在(zai)沖(chong)擊(ji)載荷的(de)(de)作用。流體產生(sheng)的(de)(de)沖(chong)擊(ji)載荷存在(zai)于管道(dao)的(de)(de)軸線方向，作用在(zai)管道(dao)方向發(fa)生(sheng)變化的(de)(de)位置。圖9-68所示系統，沖(chong)擊(ji)荷載會作用在(zai)A-B和B-C管道(dao)軸線上。

  在(zai)計(ji)算中，假(jia)設介質(zhi)是在(zai)固定住(zhu)的(de)管(guan)道(dao)中流動(v1)，不(bu)考慮管(guan)道(dao)本身振動的(de)影響(xiang)，作用(yong)在(zai)管(guan)道(dao)上的(de)流體載荷計(ji)算見圖9-69所示(shi)：

  因(yin)為A-B管(guan)段是x向，那么流體載(zai)荷就只(zhi)有(you)(you)z方向存在，流體的壓力(li)(li)、溫(wen)度、流速(su)和密度等邊界條件均(jun)已知。主要(yao)有(you)(you)壓力(li)(li)推力(li)(li)和動量力(li)(li)兩個(ge)力(li)(li)作用在管(guan)段兩端(duan)的彎頭上，還(huan)有(you)(you)流體和管(guan)壁之間的總摩擦(ca)力(li)(li)，計(ji)算如下。

  壓力推力：Fp=pA

  質量(liang)(liang)流(liu)量(liang)(liang)（體(ti)積流(liu)量(liang)(liang)）等于流(liu)速乘以介質流(liu)過的截面積：m=pAv

  動量(liang)力（質(zhi)量(liang)流(liu)量(liang)乘以流(liu)速）：FM=mv=pAv2

  摩擦(ca)力：FF=TπDL

  式(shi)中，m是質量流(liu)量；p是管(guan)(guan)內流(liu)體壓(ya)力(li)；是管(guan)(guan)內流(liu)體介質密度；v是管(guan)(guan)內流(liu)體流(liu)d速；τ是單(dan)位面(mian)積的摩擦剪(jian)應力(li)；L是管(guan)(guan)段長度；D是管(guan)(guan)道(dao)內表面(mian)截面(mian)的直徑。

  動量力(li)(li)作用(yong)在管(guan)道的彎頭上，內壓推力(li)(li)也一(yi)樣，所以管(guan)端推力(li)(li)就(jiu)是這兩者(zhe)之(zhi)和(he)。那么針(zhen)對A-B管(guan)段，假設流(liu)體從A流(liu)向B，產生的沖擊(ji)力(li)(li)就(jiu)可以用(yong)下式(shi)進(jin)行計算(suan)：

  Fx=p2A+P2v2A-p3A-p3v/3A-τL?4πA

  因(yin)為只有瞬態流(liu)體會產(chan)生(sheng)(sheng)沖擊載荷，摩擦力(li)(li)通常被忽(hu)略，因(yin)為它(ta)是整體流(liu)量(liang)產(chan)生(sheng)(sheng)的。在(zai)處理壓(ya)力(li)(li)波時(shi)，動量(liang)這項(xiang)也常常被忽(hu)略。

2. 壓(ya)力(li)管道兩(liang)相(xiang)流液擊力(li)的計算

  如圖(tu)9-70所示(shi)，壓力(li)管(guan)道兩相流液擊力(li)（水錘力(li)）的計算如下(xia)：

  對于(yu)火炬(ju)管道(dao)的液(ye)擊力(li)(li)，可(ke)參照SH 3009《石油化工可(ke)燃(ran)(ran)性(xing)氣(qi)(qi)體排(pai)放系統(tong)設計規范》設計。有(you)凝結液(ye)的可(ke)燃(ran)(ran)性(xing)氣(qi)(qi)體排(pai)放管道(dao)對固(gu)定(ding)管架的水平(ping)推(tui)(tui)力(li)(li)取值，不應小于(yu)表9-17的數(shu)值。當(dang)固(gu)定(ding)管架上(shang)有(you)幾根有(you)凝結液(ye)的可(ke)燃(ran)(ran)性(xing)氣(qi)(qi)體排(pai)放管道(dao)時(shi)，水平(ping)推(tui)(tui)力(li)(li)的作用點應分(fen)別考慮，推(tui)(tui)力(li)(li)值不應疊加。