當(dāng)管道熱脹時，受各種支架及其所連接設(shè)備的約束，即熱脹受阻而產(chǎn)生熱應(yīng)力。此外，由于管道局部的溫度分布不均，軸向及管內(nèi)外存在溫度梯度，也產(chǎn)生熱應(yīng)力。
圖9-14（a）所示為一端固定一端自由的管道，熱脹時不受阻，所以沒有熱應(yīng)力。圖9-14（b）為兩端固定的管道，熱脹受阻而產(chǎn)生熱應(yīng)力SE和對固定點的作用力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(huán)境溫度為20℃，當(dāng)管內(nèi)流動120℃流體時，求這段管子的熱應(yīng)力和對固定點的作用力（已查到碳素鋼從20℃環(huán)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 管子的外徑為114mm，壁厚為5mm，截面積 A=1712m㎡
②. 熱應(yīng)力 SE=0.116×1.94×105/100=225MPa。
③. 對固定點的作用力 Fx=1712×225=385200N
從上述例題可知，兩端固定沒有任何補償措施的管道雖然溫度的變化只有100℃，但熱應(yīng)力和對固定點的作用力都是很大的，如不采取補償措施，則可能造成管道或支架損壞。
