Limite d'explosion des gaz combustibles

Dans des conditions de test standards, la limite de concentration à laquelle un gaz ou une vapeur combustible mélangée à un gaz comburant conduit à une explosion est appelée limite d'explosion. Communément, le terme ‘limite d'explosion’ fait référence aux limites de concentration de gaz ou de vapeurs combustibles dans l'air. La concentration la plus faible d'un gaz combustible pouvant provoquer une explosion est connue sous le nom de limite inférieure d'explosivité. (LIE), et la concentration la plus élevée comme limite supérieure d'explosivité (GUE).

Lorsque des gaz combustibles ou des vapeurs liquides se trouvent dans les limites d'explosion et rencontrent une source de chaleur (comme une flamme nue ou une température élevée température), la flamme se propage rapidement à travers l'espace de gaz ou de poussière. Cette réaction chimique rapide libère une quantité importante de chaleur, générer des gaz qui se dilatent sous l’effet de la chaleur, créant des températures et des pressions élevées avec un immense potentiel destructeur.

Les limites d’explosion sont des paramètres clés pour décrire les dangers de inflammable des gaz, vapeurs, et poussières combustibles. Typiquement, les limites d'explosivité des gaz et vapeurs inflammables sont exprimées en pourcentage du gaz ou de la vapeur présent dans le mélange.

Par exemple, à 20°C, la formule de conversion de la fraction volumétrique et de la concentration massique d'un gaz inflammable est:

Oui = (L/100) × (1000M/22.4) × (273/(273+20)) = L × (M/2.4)

Dans cette formule, L est la fraction volumétrique (%), Y est la concentration massique (g/m³), M est la masse moléculaire relative du gaz combustible ou de la vapeur, et 22.4 est le volume (litres) occupé par 1 mole d'une substance à l'état gazeux dans des conditions standard (0°C, 1 au m).

Par exemple, si la concentration de méthane dans l'atmosphère est 10%, il se convertit en:

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

Le concept de limites d'explosion pour les gaz inflammables, vapeurs, et la poussière peut s'expliquer par la théorie de l'explosion thermique. Si la concentration d'un gaz inflammable, vapeur, ou la poussière est inférieure à la LIE, à cause de l'excès d'air, l'effet rafraîchissant de l'air, et concentration insuffisante du combustible, le système perd plus de chaleur qu'il n'en gagne, et la réaction ne se déroule pas. De la même manière, si la concentration est supérieure à la LSE, la chaleur générée est inférieure à la chaleur perdue, empêcher la réaction. En plus, Un excès de gaz combustible ou de poussière ne parvient pas seulement à réagir et à générer de la chaleur en raison du manque de oxygène mais refroidit également le mélange, empêcher la propagation des flammes. De plus, pour certaines substances comme éthylène oxyde, nitroglycérine, et de la poussière combustible comme de la poudre à canon, l'UEL peut atteindre 100%. Ces matériaux fournissent leur oxygène lors de la décomposition, permettre à la réaction de se poursuivre. L'augmentation de la pression et de la température facilite encore davantage leur décomposition et leur explosion..