Shenhai odolný proti výbuchu
V štandardných testovacích podmienkach, medza koncentrácie, pri ktorej horľavý plyn alebo para zmiešaná s oxidačným plynom vedie k výbuchu, sa nazýva medza výbušnosti. Bežne, termín ‚limit výbušnosti‘ sa vzťahuje na koncentračné limity horľavých plynov alebo pár vo vzduchu. Najnižšia koncentrácia horľavého plynu, ktorá môže spôsobiť výbuch, je známa ako dolný limit výbušnosti (LEL), a najvyššia koncentrácia ako horná medza výbušnosti (UEL).
Keď sú horľavé plyny alebo kvapalné výpary v medziach výbušnosti a stretnú sa so zdrojom tepla (ako je otvorený plameň alebo vysoká teplota), plameň sa rýchlo šíri plynovým alebo prachovým priestorom. Táto rýchla chemická reakcia uvoľňuje značné množstvo tepla, vytvára plyny, ktoré expandujú v dôsledku tepla, vytváranie vysokých teplôt a tlakov s nesmiernym deštruktívnym potenciálom.
Hranice výbušnosti sú kľúčovými parametrami pri opise nebezpečenstiev horľavý plynov, výpary, a horľavý prach. Typicky, limity výbušnosti horľavých plynov a pár sú vyjadrené ako percento plynu alebo pár v zmesi.
Napríklad, pri 20°C, prepočítavací vzorec pre objemovú frakciu a hmotnostnú koncentráciu horľavého plynu je:
Y = (L/100) × (1000M/22.4) × (273/(273+20)) = L × (M/2.4)
V tomto vzorci, L je objemový zlomok (%), Y je hmotnostná koncentrácia (g/m³), M je relatívna molekulová hmotnosť horľavý plyn alebo para, a 22.4 je objem (litrov) obsadené 1 mol látky v plynnom stave za štandardných podmienok (0°C, 1 bankomat).
Napríklad, ak je koncentrácia metánu v atmosfére 10%, prevádza sa na:
Y = L x (M/2.4) = 10 × (16/2.4) = 66,67 g/m³
Pojem limitov výbušnosti pre horľavé plyny, výpary, a prachu možno vysvetliť teóriou tepelného výbuchu. Ak je koncentrácia horľavého plynu, para, alebo je prach pod LEL, kvôli prebytku vzduchu, chladiaci účinok vzduchu, a nedostatočná koncentrácia horľaviny, systém stráca viac tepla ako získava, a reakcia neprebieha. Podobne, ak je koncentrácia nad UEL, generované teplo je menšie ako tepelné straty, zabránenie reakcii. Okrem toho, nadmerný horľavý plyn alebo prach nielenže nereagujú a nevytvárajú teplo kvôli nedostatku kyslík ale zmes aj ochladzuje, zamedzenie šírenia plameňa. Navyše, pre určité látky, napr etylén oxid, nitroglycerín, a horľavý prach ako pušný prach, UEL môže dosiahnuť 100%. Tieto materiály poskytujú svoj kyslík počas rozkladu, aby reakcia pokračovala. Zvýšený tlak a teplota ďalej uľahčujú ich rozklad a výbuch.