W standardowych warunkach testowych, granica stężenia, przy której palny gaz lub para zmieszana z gazem utleniającym prowadzi do wybuchu, nazywana jest granicą wybuchowości. Powszechnie, termin „granica wybuchowości”.’ odnosi się do granicznych stężeń palnych gazów lub par w powietrzu. Najniższe stężenie gazu palnego, które może spowodować wybuch, nazywane jest dolną granicą wybuchowości (Lel), a najwyższe stężenie jako górna granica wybuchowości (UEL).
Gdy palne gazy lub pary cieczy znajdują się w granicach wybuchowości i napotkają źródło ciepła (otwartym ogniem lub wysoką temperaturą temperatura), płomień szybko rozprzestrzenia się w przestrzeni gazowej lub pyłowej. Ta szybka reakcja chemiczna uwalnia znaczną ilość ciepła, wytwarzanie gazów, które rozszerzają się pod wpływem ciepła, wytwarzając wysokie temperatury i ciśnienia o ogromnym potencjale destrukcyjnym.
Granice wybuchowości są kluczowymi parametrami opisującymi zagrożenia zapalny gazy, pary, i palny pył. Typowo, granice wybuchowości gazów i par palnych wyrażone są jako procent gazu lub pary w mieszaninie.
Na przykład, w temperaturze 20°C, wzór przeliczeniowy na ułamek objętościowy i stężenie masowe gazu palnego to::
Y = (L/100) × (1000M/22,4) × (273/(273+20)) = L × (M/2,4)
W tej formule, L jest ułamkiem objętościowym (%), Y to stężenie masowe (g/m3), M jest względną masą cząsteczkową gaz palny lub para, I 22.4 jest objętość (litry) zajęty przez 1 mol substancji w stanie gazowym w warunkach normalnych (0°C, 1 bankomat).
Na przykład, jeśli stężenie metanu w atmosferze wynosi 10%, konwertuje do:
Y = L × (M/2,4) = 10 × (16/2.4) = 66,67 g/m3
Pojęcie granic wybuchowości gazów palnych, pary, i pył można wyjaśnić teorią eksplozji termicznej. Jeżeli stężenie łatwopalnego gazu, para, lub pył jest poniżej LEL, z powodu nadmiaru powietrza, chłodzące działanie powietrza, i niewystarczające stężenie substancji palnej, system traci więcej ciepła niż zyskuje, i reakcja nie zachodzi. Podobnie, jeżeli stężenie przekracza UEL, wytworzone ciepło jest mniejsze niż ciepło utracone, zapobieganie reakcji. Dodatkowo, Nadmierny palny gaz lub pył nie tylko nie reaguje i nie wytwarza ciepła z powodu jego braku tlen ale także chłodzi mieszaninę, zapobiegając rozprzestrzenianiu się płomienia. Ponadto, dla niektórych substancji, np etylen tlenek, nitrogliceryna, i pył palny podobny do prochu, UEL może osiągnąć 100%. Materiały te dostarczają tlen podczas rozkładu, umożliwiając kontynuację reakcji. Zwiększone ciśnienie i temperatura dodatkowo ułatwiają ich rozkład i eksplozję.