积液管道的影响分析.pdfVIP

学兔兔 。．L AN。GAs TRANsP。RT 。N 卷TO第 I油与储运I 2 1 积液管道的影响分析 唐菁菁 张世忱 中国寰球工程公司，北京 100012 摘 要：为进一步了解管道积液对弯头和支架的冲击影响，通过建立物理模型，对管道中积液 运动过程进行详细分析，应用动量定理及流体力学相关原理，推导弯头受力与工艺介质物理参数、 流速之间的数学关系，得出冲击载荷与流速之间的函数曲线，结合工程筒例计算说明积液影响，给 出降低积液危害的建议，为管道防液击设计提供基础理论参考。 关键词：积液；管道；冲击载荷；柱塞流 DOI：i0．3969／j．issn．1006—5539．2013．05．006 0 前言 可知： 在工厂生产运行中，由于温度波动、误操作、停车、 = = 一 (p 5)A+(po+pv5)AcosO (3) 检修等原因，可能在管道中产生大量积液，当系统输入 _／：=(po+pvg)A sin0 (4) 工艺介质时，介质推动积液运动对管道弯头及支撑结构 产生冲击载荷，对管道系统造成一定危害。国内外大量 } 文献对水锤载荷的分析研究较为成熟，却极少提到积液 管道的影响[1-2]0为确保系统的安全和稳定，本文就此对 管道积液的运动过程和影响进行了探索性地分析和推 导，通过几个相对理想的积液管道模型，推导出冲击载 荷的理论解析值。 图1 微段介质dm的受力分析 1 少量积液的管道受力分析 1．2 存有少量积液的管道 1．1 均匀介质的管道 如果管内只有少量积液(见图2)，积液前后气体连 不考虑管道内液体和气体的黏性作用，以弯头处微 通，压力保持一致，即p 。积液在气体推动下做加速运 段介质dm为研究对象进行受力分析(见图1)，设弯头给 动，假设积液冲击弯头的速度为V ，积液密度为P ，气体 dm的推力 在 、Y轴方向的分量为 、 ，dm给弯头的 密度为P气。少量积液冲击弯头瞬时，假设在某一方向上， 推力F在 、Y轴方向的分量为 、 ，流入弯头的介质压 液体跟弯头接触面积为4 ，气体与弯头接触面积A气，则A 力为P。，流出弯头的介质压力为P ，介质密度为P，流速 气 。由式(3)可知介质对弯头的推力为 o，管道截面积为A，得出： =一(p o_ 02)A(1-cos0) dm=p·dV=p·A·dl=p·A· o·df (1) = 0A(1-cosO)-pv~A(1-cosO) (5) 动量定理可以表述为 其中po4(1-cos0)项是静压力， (1-cosO)项是介 ∑F·dt--dm·vmdm· 0 (2) 质对管道的冲力，夹杂少量积液的介质对管道的推力 、Y方向分别应用动量定理 ，并应用牛顿第三定律 为： 收稿日期：2013—08—20 作者简介：唐菁菁(1982一)，女，湖北随州人，工程师，硕士，主要从事压力管道应力分析工作。 I l 学兔兔 22 l天NATU然RA与LGA与S A石ND油OIL l 2013 tF．-10月 — p0A(1-cos0)-p 蠢A (1-cos0)-p~ 8A气(1--COSO) 管径