Aufgabenstellung und Berechnungsziel
Das Modul BV29 berechnet Rohrböden, Deckel und die zugehörigen Schraubenverbindungen von Rohrbündelwärmeübertragern nach TGL 32903/29. Abgedeckt sind die geteilte Bauweise mit separatem Rohrboden und Deckel ebenso wie Kammern in ungeteilter Bauweise; ergänzend lässt sich der Elastizitätsbeiwert nach ST RGW 3649-82 bestimmen, der das Zusammenwirken von Rohrboden, Rohrbündel und Mantel beschreibt.
Die TGL 32903-Reihe ist das Druckbehälter-Regelwerk der ehemaligen DDR und wird heute vor allem für die Nachrechnung und Bewertung von Bestandsanlagen benötigt, die ursprünglich nach TGL ausgelegt wurden. Wer einen Rohrboden nach TGL 32903/29 berechnen oder eine Altanlage im Rahmen wiederkehrender Prüfungen nachweisen will, findet hier die normkonforme Umsetzung der Original-Berechnungsblätter. Für Neuauslegungen greifen heute in der Regel EN 13445, AD 2000 oder ASME Section VIII.
Typische Anwendungsfälle sind Umbauten, Ertüchtigungen und Lebensdauerbewertungen von Wärmeübertragern in Bestandsanlagen der chemischen Industrie und Energietechnik, bei denen die Originalauslegung nachvollzogen werden muss.
Regelwerk und Berechnungsbasis: TGL 32903/29
Berechnungsumfang
- Rohrböden und Schrauben (Geteilte Bauweise)
- Deckel (Geteilte Bauweise)
- Kammern in ungeteilter Bauweise
- Elastizitätsbeiwert nach ST RGW 3649-82
So läuft die Berechnung ab
- Bauform festlegen: Zunächst wird die Bauform gewählt: geteilte Bauweise mit Rohrboden und aufgeschraubtem Deckel oder ungeteilte Kammer. Die Bauform bestimmt, welche Berechnungsblätter der TGL 32903/29 zur Anwendung kommen und wie Dichtungs- und Schraubenkräfte angesetzt werden.
- Belastungen und Randbedingungen erfassen: Berechnungsdruck, Temperatur sowie die Dichtungsgeometrie werden vorgegeben. Bei geteilter Bauweise entstehen aus der Verschraubung zusätzliche Randmomente auf den Rohrboden, die in den Nachweis eingehen.
- Elastizitätsbeiwert bestimmen: Nach ST RGW 3649-82 wird der Elastizitätsbeiwert ermittelt, der die stützende Wirkung des eingewalzten oder eingeschweißten Rohrbündels auf den Rohrboden erfasst. Er reduziert die effektive Biegebeanspruchung der gelochten Platte.
- Rohrboden- und Deckeldicke nachweisen: Aus Druck, Randbedingungen, Schwächungsbeiwert des Lochfeldes und zulässiger Spannung ergibt sich die erforderliche Wanddicke von Rohrboden und Deckel, die der vorhandenen Dicke gegenübergestellt wird.
- Schraubenverbindung nachweisen: Für die Verschraubung werden die Schraubenkräfte in den Lastfällen Einbau, Betrieb und Prüfung ermittelt und die erforderlichen Schraubenquerschnitte mit den vorhandenen verglichen.
Eingabegrößen
| Größe | Symbol | Einheit |
|---|---|---|
| Nahtdicke für die Rohreinschweißung | aT | mm |
| Breite der äußeren Kammerabschnitte | b0 | mm |
| Breite der äußeren Kammerabschnitte | bK | mm |
| Breite der innenliegenden Kammerabschnitte | bi | mm |
| Breite des i+1-ten Kammerabschnittes | bi+1 | mm |
| Breite der Dichtung | bp | mm |
| Berechnungsbreite der Dichtung | bPR | mm |
| Summe aller Zuschläge zur Wanddicke (Kammer) | c | mm |
| Tiefe der Dichtungsrillen in der gelochten Rückwand | cp | mm |
| Art der Befestigung (Schrauben = 1 Bolzen = 2) | Befestigung | – |
| Effektiver Durchmesser der Bohrungen im Rohrboden | dE | mm |
| Durchmesser der Bohrungen im i-ten Leitblech/Trennwand | dni | mm |
| Berechnungsdurchmesser der Gewindebohrung für die | dPR | mm |
| Außendurchmesser des Rohres | dT | mm |
| Hebelarm für Biegemoment | e1 | mm |
| Dicke der Dichtung | hP | mm |
| Beiwert für gelenkig gelagerte Platte | f1 | – |
| Beiwert für gelenkig gelagerte Platte | f4 | – |
| Beiwert für eingespannte Platte | f2 | – |
| Beiwert für an Längsseite eingespannter Platte | f3 | – |
| Länge der Einwalzung | l0 | mm |
| Länge der Schraube / Bolzen | lB | mm |
| Abstand zwischen den Bohrungen im i-ten Leitblech | lni | mm |
| Einschraublänge der Verschluss-Schraube | lp | mm |
Berechnungsergebnisse
| Größe | Symbol | Einheit |
|---|---|---|
| Nahtdicke für die Rohreinschweißung | aT | mm |
| Breite der Dichtung | bp | mm |
| Berechnungsbreite der Dichtung | bPR | mm |
| Summe aller Zuschläge zur Wanddicke (Kammer) | c | mm |
| Effektiver Durchmesser der Bohrungen im Rohrboden | dE | mm |
| Außendurchmesser des Rohres | dT | mm |
| Hebelarm für Biegemoment | e1 | mm |
| Hebelarme für Biegemomente | e1 e2 | mm |
| Länge der Einwalzung | l0 | mm |
| Dichtungsfaktor nach TGL 32903/13 | m | – |
| Anzahl der Schrauben (Bolzen) | n | – |
| Berechnungsdruck | p | MPa |
| Prüfdruck | pnp | MPa |
| Teilung der Bohrungen für die Rohre in Längsrichtung | t1 | mm |
| Teilung der Bohrungen für die Rohre in Querrichtung | t2 | mm |
| Infolge der Festigkeit der Rohre | qT | MPa |
| Bedingt durch Befestigung | qS | MPa |
| Erforderliche Dicke des Rohrbodens im berohrten Gebiet | s1 | mm |
| Erforderliche Dicke des Rohrbodens im Bereich der Dichtung | s2 | mm |
| Erforderliche Dicke des Rohrbodens außerhalb des Dichtungsbereichs | s3 | mm |
| Rohrwanddicke | sT | mm |
| Anzahl der Rohrreihen in Querrichtung | z | – |
| Beiwerte | zM zF | – |
| Beiwerte | zM zF | – |
Berechnungsoptionen
Bauform
4.1/2 Nachw. v. Rohrböden u. Schrauben · 4.3 Berechnung des Deckels · 5. Berechnung der Kammern in ungeteilter Bauweise · Elastizitätsbeiwert nach ST RGW 3649-82
Häufige Fragen
Darf ich einen neuen Wärmeübertrager noch nach TGL 32903/29 auslegen?
Für Neuauslegungen im Geltungsbereich der Druckgeräterichtlinie ist die TGL keine harmonisierte Grundlage mehr; hier sind EN 13445, AD 2000 oder ASME Section VIII üblich. Die TGL-Berechnung bleibt jedoch das Mittel der Wahl, wenn Bestandsapparate nachgerechnet, bewertet oder umgebaut werden, die ursprünglich nach TGL ausgelegt und dokumentiert wurden — nur so lässt sich die Originalauslegung konsistent nachvollziehen.
Was unterscheidet die geteilte von der ungeteilten Bauweise?
Bei der geteilten Bauweise sind Rohrboden und Kammerdeckel separate, miteinander verschraubte Bauteile mit Dichtung. Dadurch lässt sich die Kammer zur Reinigung öffnen, es entstehen aber zusätzliche Schrauben- und Dichtungskräfte sowie Randmomente am Rohrboden. Bei der ungeteilten Bauweise ist die Kammer fest mit dem Rohrboden verbunden, was die Berechnung vereinfacht, aber die Zugänglichkeit einschränkt.
Welche Rolle spielt der Elastizitätsbeiwert nach ST RGW 3649-82?
Der Elastizitätsbeiwert beschreibt, wie stark das Rohrbündel den Rohrboden elastisch stützt. Ein steifes Bündel wirkt wie eine flächige Bettung und entlastet die Platte, sodass geringere Bodendicken nachweisbar sind. Wird er vernachlässigt, rechnet man konservativ mit der frei tragenden gelochten Platte und erhält deutlich größere erforderliche Dicken.