Eksplosionsgrænse for brændbar gas

Under standard testforhold, den koncentrationsgrænse, ved hvilken en brændbar gas eller damp blandet med en oxiderende gas fører til en eksplosion, betegnes som eksplosionsgrænsen. Almindeligvis, udtrykket ‚eksplosionsgrænse‛ henviser til koncentrationsgrænserne for brændbare gasser eller dampe i luft. Den laveste koncentration af en brændbar gas, der kan forårsage en eksplosion, er kendt som den nedre eksplosionsgrænse (LEL), og den højeste koncentration som den øvre eksplosionsgrænse (UEL).

Når brændbare gasser eller væskedampe er inden for eksplosionsgrænserne og støder på en varmekilde (såsom åben ild eller høj temperatur), flammen spreder sig hurtigt gennem gas- eller støvrummet. Denne hurtige kemiske reaktion frigiver en betydelig mængde varme, genererer gasser, der udvider sig på grund af varme, skabe høje temperaturer og tryk med enormt ødelæggende potentiale.

Eksplosionsgrænser er nøgleparametre i beskrivelsen af ​​farerne ved brandfarlig gasser, dampe, og brændbart støv. Typisk, eksplosionsgrænserne for brændbare gasser og dampe er udtrykt som en procentdel af gassen eller dampen i blandingen.

For eksempel, ved 20°C, omregningsformlen for den volumetriske fraktion og massekoncentration af en brændbar gas er:

Y = (L/100) × (1000M/22,4) × (273/(273+20)) = L × (M/2,4)

I denne formel, L er den volumetriske fraktion (%), Y er massekoncentrationen (g/m³), M er den relative molekylmasse af brændbar gas eller damp, og 22.4 er volumen (liter) besat af 1 mol af et stof i gasformig tilstand under standardbetingelser (0°C, 1 atm).

For eksempel, hvis metangaskoncentrationen i atmosfæren er 10%, det konverterer til:

Y = L × (M/2,4) = 10 × (16/2.4) = 66,67 g/m³

Begrebet eksplosionsgrænser for brændbare gasser, dampe, og støv kan forklares med teorien om termisk eksplosion. Hvis koncentrationen af ​​en brandfarlig gas, damp, eller støv er under LEL, på grund af den overskydende luft, luftens kølende effekt, og utilstrækkelig koncentration af det brændbare, systemet mister mere varme, end det vinder, og reaktionen fortsætter ikke. Tilsvarende, hvis koncentrationen er over UEL, den genererede varme er mindre end den varmetabte, forhindre reaktionen. Derudover, overdreven brændbar gas eller støv udebliver ikke blot med at reagere og generere varme på grund af mangel på ilt men køler også blandingen, forhindre spredning af flammer. i øvrigt, for visse stoffer som f.eks ethylen oxid, nitroglycerin, og brændbart støv som krudt, UEL kan nå 100%. Disse materialer giver deres ilt under nedbrydning, lader reaktionen fortsætte. Øget tryk og temperatur letter yderligere deres nedbrydning og eksplosion.