Shenhai, odporen na eksplozije
V standardnih pogojih testiranja, meja koncentracije, pri kateri vnetljiv plin ali para, pomešan z oksidacijskim plinom, povzroči eksplozijo, se imenuje meja eksplozije. Običajno, izraz "meja eksplozije".’ se nanaša na mejne vrednosti koncentracije gorljivih plinov ali hlapov v zraku. Najnižja koncentracija vnetljivega plina, ki lahko povzroči eksplozijo, je znana kot spodnja meja eksplozije (LEL), in najvišjo koncentracijo kot zgornjo mejo eksplozije (UEL).
Ko so gorljivi plini ali hlapi tekočine znotraj meja eksplozije in naletijo na vir toplote (kot je odprt ogenj ali visoka temperatura), plamen se hitro širi skozi prostor za plin ali prah. Ta hitra kemična reakcija sprosti znatno količino toplote, nastajajo plini, ki se širijo zaradi toplote, ustvarjanje visokih temperatur in pritiskov z ogromnim uničevalnim potencialom.
Meje eksplozije so ključni parametri pri opisovanju nevarnosti vnetljiv plini, hlapi, in vnetljiv prah. Tipično, meje eksplozivnosti vnetljivih plinov in hlapov so izražene kot odstotek plina ali hlapov v mešanici.
Na primer, pri 20°C, formula za pretvorbo prostorninskega deleža in masne koncentracije vnetljivega plina je:
Y = (L/100) × (1000M/22,4) × (273/(273+20)) = L × (M/2,4)
V tej formuli, L je volumetrični delež (%), Y je masna koncentracija (g/m³), M je relativna molekulska masa gorljiv plin ali hlapi, in 22.4 je glasnost (litrov) zasedel 1 mol snovi v plinastem stanju pri standardnih pogojih (0°C, 1 bankomat).
Na primer, če je koncentracija plina metana v ozračju 10%, se pretvori v:
Y = L × (M/2,4) = 10 × (16/2.4) = 66,67 g/m³
Koncept meja eksplozivnosti za vnetljive pline, hlapi, in prah je mogoče razložiti s teorijo toplotne eksplozije. Če je koncentracija vnetljivega plina, hlapi, ali je prah pod LEL, zaradi odvečnega zraka, hladilni učinek zraka, in nezadostna koncentracija gorljivih snovi, sistem izgubi več toplote, kot jo pridobi, in reakcija se ne nadaljuje. Podobno, če je koncentracija nad UEL, proizvedena toplota je manjša od izgubljene toplote, preprečitev reakcije. Dodatno, prekomerna količina vnetljivega plina ali prahu ne samo, da ne reagira in ne proizvaja toplote zaradi pomanjkanja kisik ampak tudi ohladi mešanico, preprečevanje širjenja ognja. Poleg tega, za nekatere snovi, kot je etilen oksid, nitroglicerin, in vnetljiv prah, kot je smodnik, UEL lahko doseže 100%. Ti materiali zagotavljajo svoj kisik med razgradnjo, omogoča nadaljevanje reakcije. Povišan tlak in temperatura dodatno olajšata njihovo razgradnjo in eksplozijo.