當管(guan)道(dao)熱脹(zhang)時，受各種支架及(ji)(ji)其所(suo)連(lian)接(jie)設備的(de)(de)約束，即熱脹(zhang)受阻而產生(sheng)熱應力(li)(li)。此外(wai)(wai)，由于管(guan)道(dao)局部的(de)(de)溫度分布不均，軸向及(ji)(ji)管(guan)內外(wai)(wai)存在溫度梯度，也產生(sheng)熱應力(li)(li)。
圖9-14（a）所示為一端(duan)固(gu)(gu)定(ding)一端(duan)自(zi)由的(de)(de)管(guan)道，熱脹(zhang)時(shi)不(bu)受阻(zu)，所以沒(mei)有熱應(ying)力。圖9-14（b）為兩(liang)端(duan)固(gu)(gu)定(ding)的(de)(de)管(guan)道，熱脹(zhang)受阻(zu)而產生熱應(ying)力SE和對固(gu)(gu)定(ding)點的(de)(de)作用(yong)力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)的外徑為114mm，壁厚為5mm，截面積 A=1712m㎡
②. 熱應力 SE=0.116×1.94×105/100=225MPa。
③. 對固定點的作(zuo)用力 Fx=1712×225=385200N
從上述例(li)題可知，兩(liang)端(duan)固定沒有(you)(you)任何補償(chang)措施(shi)的(de)(de)管道(dao)(dao)雖(sui)然(ran)溫度(du)的(de)(de)變化只(zhi)有(you)(you)100℃，但熱應力和對固定點的(de)(de)作用力都是很大(da)的(de)(de)，如不采取(qu)補償(chang)措施(shi)，則(ze)可能(neng)造成管道(dao)(dao)或支架損壞。
