水击计算的matlab程序,MATLAB GUI在油库管道水击压力计算中的应用

MATLAB GUI在油库管道水击压力计算中的应用于聪聪〔浙江海洋学院石油化工学院　浙江舟山　316000〕收稿日期:2010 - 08 - 11。作者简介:于聪聪(1989 - ) ,女 ,本科在读。　摘　要 :简述了管道水击压力产生的原因、直接水击压力计算公式的推导和水击控制的方法 ,介绍了用MATLAB 语言编写直接水击压力计算程序的过程和方法 ,使油库计算者可以根据实际所需条件自行修改参数 ,简单有效地完成水击压力的繁琐计算。　关键词 :输油管道　水击压力　MATLAB　计算程序　　油库管道在输送油品过程中 ,由于某种原因引起管内液体流速突然变化 ,例如迅速开关阀门、突然开停泵等 ,都会引起管内压力突然变化 ,产生水击现象。水击引起的压增 ,可达管道正常工作压强的几倍甚至几十倍 ,这种大幅度的压强波动现象 ,具有很大破坏性 ,有时会造成阀门破坏、管道接头断开、计量仪表损坏 ,甚至管道爆裂 ,而引起跑油、漏油等现象 ,不仅危害到油库安全 ,还危害到周围群众的人身安全 ,同时水击也给油库管理和运行带来了一定难度。虽然水击已引起了一些油库管理人员的注意 ,但是因水击所引起的事故仍在不同程度上时有发生。因此 ,对油库工艺管道水击压力计算的研究有重要意义。本文详细介绍了用 MATLAB 语言编写直接水击压力计算程序的过程及方法 ,应用所得软件 ,计算者可以通过修改参数 ,简单直观地计算水击压力。 1 　水击压力计算分析根据管线瞬变流理论 ,水击压力以压力波的形式快速传递 ,波速与管线和介质的性质有关。水击压力计算分析过程如下 : 1. 1 　水击压力突然关闭阀门 ,临近阀门处厚度为Δs 的一层液体 ,在无限小的Δt 时间内首先停止流动 ,则该层液体的体积为 AΔs ,其质量为ρAΔs ,由动量定理得 : ΔpA = ρAΔsv0 Δt (1) 式中 : p ———液面所受压力 ,Pa ; ρ———液体密度 ,kggm3 ; A ———管道断面面积 ,m2 。 Δp =ρ 　Δs 　 Δt v0 =ρcv0 (2) 式中 : v0 ———正常开启阀门时管内液体流速 ,mgs; c ———压力的传播速度 ,mgs。1. 2 　压力传播速度 c 的计算设 E0 为管材的弹性系数 , E 为液体的弹性系数 : E = 1 β p = - d p d V / V (3) 式中 :β p ———液体压缩率 ,Pa - 1 ; V ———液体体积 ,m3 。质量 M =ρV ,而 M 为常数 ,微分后得 : dV V = d ρ ρ (4) 所以 : E =ρdp d ρ,或 dρ ρ = dp E (5) 管道的弹性系数为应力与应变之比。设管道的直径为 D ,管道的应力为 dσ,应变为 dD/ D ,则 E0 = dσ dD/ D = D dD dσ,或 D dD = E0 dσ (6) 根据力学中薄壁筒箍拉力公式 ,得知管壁厚度 e = pD 2σ,或σ= pD 2e (7) 得 : dσ= D 2e d p (8) 在Δt 时间内 ,水击压力的传送距离Δs = c Δt ,同时由于管壁的弹性 ,在Δs 段内管道断面由 A 增加到( A + dA) ,而液体的密度由ρ增加到ρ+ dρ,当液体及管壁受到水击压力而变形后 ,在 ·9· 石油库与加油站　第 20 卷　第 1 期　总第 113 期　2011 年 2 月出版 OIL DEPOT AND GAS STATION 　VOL. 20 　 NO. 1 NO

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