在管(guan)道系統(tong)的設計(ji)中，除了對靜態載荷進行校(xiao)核設計(ji)，也需(xu)要(yao)對介質不穩定性產生的沖(chong)擊載荷進行設計(ji)。詳(xiang)(xiang)細分析與(yu)計(ji)算見(jian)配管(guan)設計(ji)參(can)考書《管(guan)道應(ying)力分析與(yu)工(gong)程(cheng)應(ying)用》的詳(xiang)(xiang)細講(jiang)述。

1. 壓力管道系統沖擊載荷(he)的計算(suan)

  如圖9-68所(suo)示，管(guan)道系統(tong)的(de)每段管(guan)子都可能承受(shou)潛在(zai)(zai)沖(chong)擊載(zai)荷的(de)作(zuo)用。流體產生(sheng)的(de)沖(chong)擊載(zai)荷存在(zai)(zai)于管(guan)道的(de)軸線方(fang)向(xiang)，作(zuo)用在(zai)(zai)管(guan)道方(fang)向(xiang)發(fa)生(sheng)變化的(de)位置。圖9-68所(suo)示系統(tong)，沖(chong)擊荷載(zai)會(hui)作(zuo)用在(zai)(zai)A-B和B-C管(guan)道軸線上。

  在(zai)計算中(zhong)，假設介質是在(zai)固(gu)定住的管道中(zhong)流動(v1)，不考慮管道本(ben)身振(zhen)動的影響，作用在(zai)管道上的流體載荷(he)計算見圖9-69所示：

  因為A-B管(guan)(guan)段(duan)是x向，那么流體載(zai)荷就只有z方向存在，流體的(de)(de)壓力(li)(li)、溫度、流速和密度等邊界條(tiao)件(jian)均已知(zhi)。主要有壓力(li)(li)推力(li)(li)和動量力(li)(li)兩個(ge)力(li)(li)作(zuo)用(yong)在管(guan)(guan)段(duan)兩端的(de)(de)彎頭上，還有流體和管(guan)(guan)壁(bi)之間的(de)(de)總摩擦(ca)力(li)(li)，計算如下。

  壓(ya)力推力：Fp=pA

  質(zhi)量(liang)流(liu)量(liang)（體(ti)積(ji)流(liu)量(liang)）等于流(liu)速乘以介質(zhi)流(liu)過的截面積(ji)：m=pAv

  動量力(li)（質量流量乘(cheng)以流速(su)）：FM=mv=pAv2

  摩(mo)擦力：FF=TπDL

  式(shi)中，m是(shi)質量(liang)流量(liang)；p是(shi)管內流體(ti)壓力(li)；是(shi)管內流體(ti)介質密度(du)；v是(shi)管內流體(ti)流d速(su)；τ是(shi)單位(wei)面(mian)積的摩擦剪應力(li)；L是(shi)管段長度(du)；D是(shi)管道內表面(mian)截(jie)面(mian)的直徑。

  動量(liang)力(li)作用(yong)在管道的彎(wan)頭上，內壓推力(li)也一樣，所以(yi)管端(duan)推力(li)就(jiu)是這兩者之和。那么針對(dui)A-B管段，假設流(liu)體從A流(liu)向B，產生的沖擊力(li)就(jiu)可以(yi)用(yong)下(xia)式進行(xing)計(ji)算：

  Fx=p2A+P2v2A-p3A-p3v/3A-τL?4πA

  因為只有瞬態(tai)流(liu)體(ti)會產(chan)生沖(chong)擊載(zai)荷，摩(mo)擦(ca)力(li)通常被(bei)忽(hu)略，因為它是整體(ti)流(liu)量(liang)(liang)產(chan)生的。在處理壓力(li)波時，動量(liang)(liang)這項也常常被(bei)忽(hu)略。

2. 壓力(li)管道兩(liang)相流(liu)液(ye)擊(ji)力(li)的計算(suan)

  如(ru)(ru)圖9-70所示(shi)，壓(ya)力(li)管道兩相流液擊(ji)力(li)（水錘力(li)）的計算如(ru)(ru)下：

  對(dui)于火炬管(guan)道(dao)(dao)的(de)液(ye)(ye)擊力，可(ke)參照SH 3009《石油化工可(ke)燃性氣(qi)體排(pai)(pai)放(fang)系(xi)統設(she)計規范》設(she)計。有(you)凝結液(ye)(ye)的(de)可(ke)燃性氣(qi)體排(pai)(pai)放(fang)管(guan)道(dao)(dao)對(dui)固(gu)定(ding)管(guan)架的(de)水平推力取值，不應(ying)小于表(biao)9-17的(de)數值。當(dang)固(gu)定(ding)管(guan)架上有(you)幾根有(you)凝結液(ye)(ye)的(de)可(ke)燃性氣(qi)體排(pai)(pai)放(fang)管(guan)道(dao)(dao)時，水平推力的(de)作用點應(ying)分別(bie)考慮(lv)，推力值不應(ying)疊加。