Eksplosjonsgrense for brennbar gass

I standard testforhold, konsentrasjonsgrensen der en brennbar gass eller damp blandet med en oksiderende gass fører til en eksplosjon, betegnes som eksplosjonsgrensen. Vanligvis, begrepet "eksplosjonsgrense".’ refererer til konsentrasjonsgrensene for brennbare gasser eller damper i luft. Den laveste konsentrasjonen av en brennbar gass som kan forårsake en eksplosjon er kjent som den nedre eksplosjonsgrensen (LEL), og den høyeste konsentrasjonen som øvre eksplosjonsgrense (UEL).

Når brennbare gasser eller væskedamp er innenfor eksplosjonsgrensene og møter en varmekilde (for eksempel åpen ild eller høy temperatur), flammen sprer seg raskt gjennom gass- eller støvrommet. Denne raske kjemiske reaksjonen frigjør en betydelig mengde varme, genererer gasser som utvider seg på grunn av varme, skaper høye temperaturer og trykk med enormt ødeleggende potensial.

Eksplosjonsgrenser er nøkkelparametere for å beskrive farene ved brannfarlig gasser, damper, og brennbart støv. Vanligvis, eksplosjonsgrensene for brennbare gasser og damper er uttrykt som en prosentandel av gassen eller dampen i blandingen.

For eksempel, ved 20°C, omregningsformelen for volumetrisk fraksjon og massekonsentrasjon av en brennbar gass er:

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

I denne formelen, L er den volumetriske fraksjonen (%), Y er massekonsentrasjonen (g/m³), M er den relative molekylmassen til brennbar gass eller damp, og 22.4 er volumet (liter) okkupert av 1 mol av et stoff i gassform under standardforhold (0°C, 1 atm).

For eksempel, hvis metangasskonsentrasjonen i atmosfæren er 10%, den konverterer til:

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

Konseptet med eksplosjonsgrenser for brennbare gasser, damper, og støv kan forklares med teorien om termisk eksplosjon. Hvis konsentrasjonen av en brennbar gass, damp, eller støv er under LEL, på grunn av overflødig luft, luftens kjølende effekt, og utilstrekkelig konsentrasjon av det brennbare, systemet mister mer varme enn det får, og reaksjonen fortsetter ikke. Tilsvarende, hvis konsentrasjonen er over UEL, varmen som genereres er mindre enn varmen som går tapt, hindre reaksjonen. I tillegg, overdreven brennbar gass eller støv ikke bare unnlater å reagere og generere varme på grunn av mangel på oksygen men avkjøler også blandingen, hindre spredning av flammer. Dessuten, for visse stoffer som etylen oksid, nitroglyserin, og brennbart støv som krutt, UEL kan nå 100%. Disse materialene gir oksygen under nedbrytning, lar reaksjonen fortsette. Økt trykk og temperatur letter ytterligere nedbrytning og eksplosjon.