Granica eksplozije zapaljivog plina

U standardnim uvjetima ispitivanja, granica koncentracije pri kojoj zapaljivi plin ili para pomiješani s oksidirajućim plinom dovode do eksplozije naziva se granica eksplozivnosti. Obično, izraz „granica eksplozivnosti“.’ odnosi se na granice koncentracije zapaljivih plinova ili para u zraku. Najniža koncentracija zapaljivog plina koja može izazvati eksploziju poznata je kao donja granica eksplozivnosti (LEL), a najveća koncentracija kao gornja granica eksplozivnosti (UEL).

Kada su zapaljivi plinovi ili tekuće pare unutar granica eksplozije i naiđu na izvor topline (kao što je otvoreni plamen ili visoka temperatura), plamen se brzo širi kroz prostor za plin ili prašinu. Ova brza kemijska reakcija oslobađa značajnu količinu topline, stvarajući plinove koji se šire zbog topline, stvaranje visokih temperatura i pritisaka s golemim razornim potencijalom.

Granice eksplozivnosti ključni su parametri u opisivanju opasnosti od zapaljiv plinovi, isparenja, i zapaljive prašine. Tipično, granice eksplozivnosti zapaljivih plinova i para izražene su kao postotak plina ili pare u smjesi.

Na primjer, na 20°C, formula za pretvorbu volumnog udjela i masene koncentracije zapaljivog plina je:

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

U ovoj formuli, L je volumetrijski udio (%), Y je masena koncentracija (g/m³), M je relativna molekularna masa zapaljivi plin ili pare, i 22.4 je volumen (litara) okupiran od strane 1 mol tvari u plinovitom stanju pod standardnim uvjetima (0°C, 1 bankomat).

Na primjer, ako je koncentracija plina metana u atmosferi 10%, pretvara se u:

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

Pojam granica eksplozivnosti zapaljivih plinova, isparenja, a prašina se može objasniti teorijom toplinske eksplozije. Ako koncentracija zapaljivog plina, para, ili je prašina ispod LEL, zbog viška zraka, učinak hlađenja zraka, i nedovoljna koncentracija zapaljive tvari, sustav gubi više topline nego što je dobiva, a reakcija se ne odvija. Na sličan način, ako je koncentracija iznad UEL-a, proizvedena toplina manja je od izgubljene topline, sprječavanje reakcije. Dodatno, prekomjerna količina zapaljivog plina ili prašine ne samo da ne reagira i ne stvara toplinu zbog nedostatka kisik ali i hladi smjesu, sprječavanje širenja plamena. Štoviše, za određene tvari poput etilen oksid, nitroglicerin, a zapaljiva prašina poput baruta, UEL može doseći 100%. Ovi materijali osiguravaju kisik tijekom razgradnje, dopuštajući nastavak reakcije. Povećani tlak i temperatura dodatno olakšavaju njihovu razgradnju i eksploziju.