在管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，除了對(duì)靜態(tài)載荷進(jìn)行校核設(shè)計(jì)，也需要對(duì)介質(zhì)不穩(wěn)定性產(chǎn)生的沖擊載荷進(jìn)行設(shè)計(jì)。詳細(xì)分析與計(jì)算見配管設(shè)計(jì)參考書《管道應(yīng)力分析與工程應(yīng)用》的詳細(xì)講述。

1. 壓力管道系統(tǒng)沖擊載荷的計(jì)算

  如圖9-68所示，管道系統(tǒng)的每段管子都可能承受潛在沖擊載荷的作用。流體產(chǎn)生的沖擊載荷存在于管道的軸線方向，作用在管道方向發(fā)生變化的位置。圖9-68所示系統(tǒng)，沖擊荷載會(huì)作用在A-B和B-C管道軸線上。

  在計(jì)算中，假設(shè)介質(zhì)是在固定住的管道中流動(dòng)(v1)，不考慮管道本身振動(dòng)的影響，作用在管道上的流體載荷計(jì)算見圖9-69所示：

  因?yàn)锳-B管段是x向，那么流體載荷就只有z方向存在，流體的壓力、溫度、流速和密度等邊界條件均已知。主要有壓力推力和動(dòng)量力兩個(gè)力作用在管段兩端的彎頭上，還有流體和管壁之間的總摩擦力，計(jì)算如下。

  壓力推力：Fp=pA

  質(zhì)量流量（體積流量）等于流速乘以介質(zhì)流過的截面積：m=pAv

  動(dòng)量力（質(zhì)量流量乘以流速）：FM=mv=pAv2

  摩擦力：FF=TπDL

  式中，m是質(zhì)量流量；p是管內(nèi)流體壓力；是管內(nèi)流體介質(zhì)密度；v是管內(nèi)流體流d速；τ是單位面積的摩擦剪應(yīng)力；L是管段長(zhǎng)度；D是管道內(nèi)表面截面的直徑。

  動(dòng)量力作用在管道的彎頭上，內(nèi)壓推力也一樣，所以管端推力就是這兩者之和。那么針對(duì)A-B管段，假設(shè)流體從A流向B，產(chǎn)生的沖擊力就可以用下式進(jìn)行計(jì)算：

  Fx=p2A+P2v2A-p3A-p3v/3A-τL?4πA

  因?yàn)橹挥兴矐B(tài)流體會(huì)產(chǎn)生沖擊載荷，摩擦力通常被忽略，因?yàn)樗钦w流量產(chǎn)生的。在處理壓力波時(shí)，動(dòng)量這項(xiàng)也常常被忽略。

2. 壓力管道兩相流液擊力的計(jì)算

  如圖9-70所示，壓力管道兩相流液擊力（水錘力）的計(jì)算如下：

  對(duì)于火炬管道的液擊力，可參照SH 3009《石油化工可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)。有凝結(jié)液的可燃性氣體排放管道對(duì)固定管架的水平推力取值，不應(yīng)小于表9-17的數(shù)值。當(dāng)固定管架上有幾根有凝結(jié)液的可燃性氣體排放管道時(shí)，水平推力的作用點(diǎn)應(yīng)分別考慮，推力值不應(yīng)疊加。