在管(guan)道(dao)系統(tong)的(de)設(she)計中，除了對靜(jing)態載荷(he)進行(xing)校核設(she)計，也需(xu)要對介質不(bu)穩(wen)定性產生的(de)沖擊載荷(he)進行(xing)設(she)計。詳(xiang)細(xi)分析與計算(suan)見配(pei)管(guan)設(she)計參考書《管(guan)道(dao)應力分析與工程應用》的(de)詳(xiang)細(xi)講述(shu)。

1. 壓力(li)管道系統沖擊載荷的(de)計算

  如(ru)圖(tu)(tu)9-68所(suo)示，管道(dao)(dao)系(xi)統的每段管子都可能(neng)承受潛(qian)在沖擊(ji)(ji)載荷的作用。流體產生(sheng)的沖擊(ji)(ji)載荷存在于管道(dao)(dao)的軸(zhou)線(xian)方向，作用在管道(dao)(dao)方向發生(sheng)變化的位置。圖(tu)(tu)9-68所(suo)示系(xi)統，沖擊(ji)(ji)荷載會作用在A-B和B-C管道(dao)(dao)軸(zhou)線(xian)上。

  在計(ji)算中，假設介(jie)質是在固定住的管道(dao)中流動(v1)，不考慮(lv)管道(dao)本身振動的影(ying)響，作用在管道(dao)上的流體載荷計(ji)算見圖9-69所示：

  因為A-B管段(duan)是x向，那(nei)么流(liu)體載荷就只有(you)z方向存在，流(liu)體的壓力、溫度、流(liu)速和(he)密度等邊(bian)界(jie)條件均(jun)已知。主要有(you)壓力推力和(he)動量(liang)力兩個力作用(yong)在管段(duan)兩端的彎頭(tou)上，還(huan)有(you)流(liu)體和(he)管壁之間的總摩擦力，計(ji)算如下(xia)。

  壓力(li)推力(li)：Fp=pA

  質量流(liu)量（體積(ji)流(liu)量）等于流(liu)速(su)乘以介質流(liu)過(guo)的(de)截面積(ji)：m=pAv

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

  摩擦力：FF=TπDL

  式中，m是(shi)(shi)質量流(liu)量；p是(shi)(shi)管內(nei)流(liu)體(ti)壓力(li)；是(shi)(shi)管內(nei)流(liu)體(ti)介質密度；v是(shi)(shi)管內(nei)流(liu)體(ti)流(liu)d速；τ是(shi)(shi)單位面(mian)積的摩擦剪應力(li)；L是(shi)(shi)管段長度；D是(shi)(shi)管道內(nei)表面(mian)截(jie)面(mian)的直徑(jing)。

  動量力作(zuo)用在(zai)管(guan)道的彎頭上，內壓推(tui)力也一樣，所以管(guan)端推(tui)力就是這兩者之和(he)。那么針(zhen)對A-B管(guan)段，假設流體(ti)從A流向B，產(chan)生的沖擊力就可以用下式進行計算：

  Fx=p2A+P2v2A-p3A-p3v/3A-τL?4πA

  因為只有瞬態流體會(hui)產(chan)生(sheng)沖(chong)擊載荷，摩擦力(li)通(tong)常(chang)被忽(hu)略，因為它是整體流量產(chan)生(sheng)的。在處理壓力(li)波時，動量這項也常(chang)常(chang)被忽(hu)略。

2. 壓力(li)管(guan)道兩(liang)相流液擊(ji)力(li)的計算(suan)

  如(ru)圖9-70所示，壓力(li)管道兩相流液擊力(li)（水錘力(li)）的計算如(ru)下(xia)：

  對(dui)(dui)于(yu)火炬管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)液(ye)擊力，可參照SH 3009《石(shi)油(you)化(hua)工可燃性氣(qi)體排放(fang)系統設計(ji)規范》設計(ji)。有凝(ning)結(jie)液(ye)的(de)可燃性氣(qi)體排放(fang)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)對(dui)(dui)固(gu)定(ding)管(guan)(guan)(guan)架的(de)水平推(tui)(tui)力取值，不應(ying)小于(yu)表9-17的(de)數值。當固(gu)定(ding)管(guan)(guan)(guan)架上有幾根有凝(ning)結(jie)液(ye)的(de)可燃性氣(qi)體排放(fang)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)時(shi)，水平推(tui)(tui)力的(de)作用點應(ying)分別考慮，推(tui)(tui)力值不應(ying)疊加。