當管(guan)道(dao)熱脹時，受各種支架及其所連接(jie)設(she)備的約束(shu)，即(ji)熱脹受阻而產生熱應力(li)。此外，由于管(guan)道(dao)局(ju)部(bu)的溫度(du)分布不(bu)均，軸向及管(guan)內外存在溫度(du)梯度(du)，也(ye)產生熱應力(li)。
圖(tu)(tu)9-14（a）所(suo)示(shi)為一端固定(ding)一端自(zi)由(you)的(de)(de)管(guan)道，熱脹(zhang)時不受阻(zu)，所(suo)以沒(mei)有熱應(ying)力(li)。圖(tu)(tu)9-14（b）為兩端固定(ding)的(de)(de)管(guan)道，熱脹(zhang)受阻(zu)而產生熱應(ying)力(li)SE和(he)對(dui)固定(ding)點(dian)的(de)(de)作用力(li)Fx。
已知DN100、長1m、兩端固定的碳素鋼管，管子壁厚為5mm，如圖9-14（b）所示。環境溫度為20℃，當管內流動120℃流體時，求這段管子的熱應力和對固定點的作用力（已查到碳素鋼從20℃環境溫度上升到120℃的線膨脹量；在120℃的彈性模量E=1.94×105MPa)
①. DN100 管子(zi)的(de)外徑為114mm，壁厚為5mm，截(jie)面積 A=1712m㎡
②. 熱(re)應力 SE=0.116×1.94×105/100=225MPa。
③. 對固定點的作用力 Fx=1712×225=385200N
從上述例(li)題可知，兩端固定(ding)沒有任何補(bu)償(chang)措施的管道(dao)雖然(ran)溫度的變化只有100℃，但熱應力(li)和對固定(ding)點的作用力(li)都是(shi)很大的，如不采取(qu)補(bu)償(chang)措施，則可能造成管道(dao)或支架損壞。
