Dipl.-Ing.
Markus Maletz
Europaingenieur
\terms
Die Kesselformel
(aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie)
Die Kesselformel (DIN 2413) ist eine Berechnungsformel aus der Technischen Mechanik. Sie hat eine elementare Bedeutung bei der Berechnung und Auslegung von Dampfkesseln, Druckbehältern und Rohrleitungen.
Die Kesselformel gibt die mechanischen Spannungen in durch Innendruck belasteten rotationssymmetrischen Körpern an, wie sie beispielsweise in Rohren oder Druckbehältern anzutreffen sind. Sie beruht als Membranspannung auf einem Kräftegleichgewicht, daher sind zur Berechnung der Spannungen weder Verformungsannahmen noch Elastizitätsgrößen notwendig.
Die Kesselformel gilt nur für dünnwandige und gekrümmte Druckbehälter. Für Kessel, die aus ebenen Blechen hergestellt sind, sowie für dickwandige Behälter, gilt die Kesselformel nicht.
Ein Druckbehälter kann als dünnwandig betrachtet werden, wenn seine Abmessungen (Durchmesser) sehr viel größer als seine Wanddicke sind (d.h. Außendurchmesser / Innendurchmesser < 1.2). Die größte Spannung ist bei zylindrischen Körpern die Tangentialspannung st, weshalb Rohre und ähnlich geformte Behälter immer in Längsrichtung platzen. Auf druckbelastete ebene Platten ist die Kesselformel dagegen nicht anwendbar.
Besonders einfach stellt sich die Kesselformel bei einem durch Innendruck belasteten Zylinder, der an den Enden abgeschlossen ist, dar:
- p = Innendruck
- D = Innendurchmesser
- s = Wanddicke
- σt = Umfangs-Spannung in der Wand
- σa = axiale Spannung (Längsrichtung) in der Wand
In dieser Form ist die Kesselformel auch als Bockwurst-Formel bekannt. Die Bezeichnung dient als Eselsbrücke, um sich zu merken, welche der beiden Spannungen die größere ist. Die Umfangsspannung ist doppelt so groß wie die Spannung in Längsrichtung, daher platzen Bock- und andere Würste bei unsachgemäßer Erwärmung stets in Längsrichtung. Durch Umstellung ergibt sich die Mindestwandstärke zu:
- s1 Zuschlag für Korrosion
- s2 Zuschlag für Toleranzfehler
Inhalte
Berechnungshilfen
-
Ringsteifigkeiten
...aus Wanddicken
...und umgekehrt -
Bemessungstabellen
Synthesefaserliner SF
Glasfaserliner GF
MKG | DWA M 144, Teil 3 -
Nachweise/Download
LF Innendruck
LF Eigenlasten
LF Druckspg. i.d. Gelenken
LF Temperatur