在管道(dao)系統的(de)設計(ji)中，除了對靜態(tai)載荷進行(xing)校核設計(ji)，也需要對介(jie)質(zhi)不穩定性(xing)產生的(de)沖擊載荷進行(xing)設計(ji)。詳(xiang)細分析與計(ji)算見配管設計(ji)參(can)考書《管道(dao)應力分析與工(gong)程(cheng)應用》的(de)詳(xiang)細講述。

1. 壓力管道系統沖擊載荷(he)的(de)計算

  如圖(tu)9-68所示，管道系(xi)統(tong)的(de)每段管子(zi)都可能承受潛在沖(chong)(chong)擊載荷的(de)作(zuo)用(yong)。流體產生的(de)沖(chong)(chong)擊載荷存在于管道的(de)軸線(xian)方向，作(zuo)用(yong)在管道方向發生變化的(de)位置。圖(tu)9-68所示系(xi)統(tong)，沖(chong)(chong)擊荷載會作(zuo)用(yong)在A-B和B-C管道軸線(xian)上。

  在計算(suan)(suan)中，假設介質是在固(gu)定(ding)住的(de)(de)管道中流動(dong)(v1)，不考慮(lv)管道本身振動(dong)的(de)(de)影響，作用在管道上(shang)的(de)(de)流體(ti)載荷計算(suan)(suan)見圖9-69所示(shi)：

  因為A-B管(guan)段(duan)是x向，那么流體載(zai)荷(he)就只有z方向存在，流體的壓(ya)力(li)(li)、溫度(du)(du)、流速和密度(du)(du)等邊界(jie)條(tiao)件均(jun)已(yi)知。主要有壓(ya)力(li)(li)推力(li)(li)和動(dong)量力(li)(li)兩個力(li)(li)作用(yong)在管(guan)段(duan)兩端的彎頭上(shang)，還有流體和管(guan)壁之間的總摩擦力(li)(li)，計算如下。

  壓力推力：Fp=pA

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

  動(dong)量力(li)（質量流量乘以流速）：FM=mv=pAv2

  摩擦(ca)力(li)：FF=TπDL

  式(shi)中(zhong)，m是(shi)(shi)質量(liang)流(liu)量(liang)；p是(shi)(shi)管內(nei)流(liu)體(ti)壓力；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(su)；τ是(shi)(shi)單位面積的摩擦剪(jian)應力；L是(shi)(shi)管段長度；D是(shi)(shi)管道內(nei)表面截面的直徑。

  動量力作(zuo)用在(zai)管道的彎(wan)頭上，內壓推力也一樣，所以(yi)(yi)管端(duan)推力就(jiu)是這兩者之和。那么針對A-B管段(duan)，假(jia)設流體從A流向B，產生(sheng)的沖擊(ji)力就(jiu)可(ke)以(yi)(yi)用下式進行計(ji)算(suan)：

  Fx=p2A+P2v2A-p3A-p3v/3A-τL?4πA

  因為只有瞬態(tai)流體會產(chan)生(sheng)沖擊載荷，摩擦力(li)通常(chang)被(bei)忽(hu)略，因為它是整體流量(liang)產(chan)生(sheng)的。在處理(li)壓力(li)波時，動量(liang)這項也常(chang)常(chang)被(bei)忽(hu)略。

2. 壓(ya)力管道兩相流液擊(ji)力的計算

  如圖9-70所示，壓力管道兩(liang)相(xiang)流液(ye)擊力（水錘力）的計算如下：

  對于(yu)火炬管(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)液(ye)擊力(li)(li)，可參(can)照SH 3009《石(shi)油化(hua)工可燃(ran)性(xing)氣體(ti)(ti)排放系(xi)統設計規范(fan)》設計。有(you)凝(ning)結液(ye)的(de)(de)可燃(ran)性(xing)氣體(ti)(ti)排放管(guan)(guan)道(dao)對固定管(guan)(guan)架(jia)的(de)(de)水(shui)平推力(li)(li)取值(zhi)，不應小于(yu)表9-17的(de)(de)數值(zhi)。當固定管(guan)(guan)架(jia)上有(you)幾根有(you)凝(ning)結液(ye)的(de)(de)可燃(ran)性(xing)氣體(ti)(ti)排放管(guan)(guan)道(dao)時(shi)，水(shui)平推力(li)(li)的(de)(de)作用點應分別(bie)考慮，推力(li)(li)值(zhi)不應疊(die)加。