Had Letupan Gas Mudah Terbakar

Dalam keadaan ujian standard, had kepekatan di mana gas mudah terbakar atau wap bercampur dengan gas pengoksidaan membawa kepada letupan dipanggil sebagai had letupan. Lazimnya, istilah 'had letupan’ merujuk kepada had kepekatan gas atau wap mudah terbakar dalam udara. Kepekatan terendah gas mudah terbakar yang boleh menyebabkan letupan dikenali sebagai had letupan bawah (LEL), dan kepekatan tertinggi sebagai had letupan atas (UEL).

Apabila gas mudah terbakar atau wap cecair berada dalam had letupan dan menghadapi sumber haba (seperti nyalaan terbuka atau tinggi suhu), nyalaan dengan cepat merebak melalui ruang gas atau habuk. Tindak balas kimia yang cepat ini membebaskan sejumlah besar haba, menghasilkan gas yang mengembang akibat haba, mewujudkan suhu dan tekanan tinggi dengan potensi merosakkan yang besar.

Had letupan adalah parameter utama dalam menerangkan bahaya mudah terbakar gas, wap, dan habuk mudah terbakar. Lazimnya, had letupan gas dan wap mudah terbakar dinyatakan sebagai peratusan gas atau wap dalam campuran.

Contohnya, pada 20°C, formula penukaran bagi pecahan isipadu dan kepekatan jisim gas mudah terbakar ialah:

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

Dalam formula ini, L ialah pecahan isipadu (%), Y ialah kepekatan jisim (g/m³), M ialah jisim molekul relatif bagi gas mudah terbakar atau wap, dan 22.4 ialah isipadu (liter) diduduki oleh 1 mol bahan dalam keadaan gas di bawah keadaan piawai (0°C, 1 atm).

Contohnya, jika kepekatan gas metana di atmosfera ialah 10%, ia bertukar kepada:

Y = L × (M/2.4) = 10 × (16/2.4) = 66.67g/m³

Konsep had letupan untuk gas mudah terbakar, wap, dan habuk boleh dijelaskan oleh teori letupan haba. Jika kepekatan gas mudah terbakar, wap, atau habuk berada di bawah LEL, disebabkan oleh udara yang berlebihan, kesan penyejukan udara, dan kepekatan bahan mudah terbakar yang tidak mencukupi, sistem kehilangan lebih banyak haba daripada yang diperolehi, dan tindak balas tidak diteruskan. Begitu juga, jika kepekatannya melebihi UEL, haba yang dihasilkan adalah kurang daripada haba yang hilang, menghalang tindak balas. Selain itu, gas atau habuk mudah terbakar yang berlebihan bukan sahaja gagal bertindak balas dan menjana haba kerana kekurangan oksigen tetapi juga menyejukkan campuran, menghalang penyebaran api. Lebih-lebih lagi, untuk bahan tertentu seperti etilena oksida, nitrogliserin, dan habuk mudah terbakar seperti barut, UEL boleh mencapai 100%. Bahan-bahan ini menyediakan oksigen semasa penguraian, membenarkan tindak balas berterusan. Peningkatan tekanan dan suhu memudahkan lagi penguraian dan letupannya.