Shenhai Explosionsgeschützt
Die Konzentrationsgrenze, bei der ein brennbares Gas oder ein Dampf im Gemisch mit einem oxidierenden Gas zu einer Explosion führt, wird unter normalen Prüfbedingungen als Explosionsgrenze bezeichnet. Im Allgemeinen bezieht sich der Begriff "Explosionsgrenze" auf die Konzentrationsgrenzen von brennbaren Gasen oder Dämpfen in der Luft. Die niedrigste Konzentration eines brennbaren Gases, die eine Explosion verursachen kann, wird als untere Explosionsgrenze (UEG) und die höchste Konzentration als obere Explosionsgrenze (OEG) bezeichnet.
Wenn sich brennbare Gase oder Flüssigkeitsdämpfe innerhalb der Explosionsgrenzen befinden und auf eine Wärmequelle treffen (z. B. eine offene Flamme oder eine hohe Temperatur), breitet sich die Flamme rasch im Gas- oder Staubraum aus. Bei dieser schnellen chemischen Reaktion wird eine beträchtliche Wärmemenge freigesetzt, die Gase erzeugt, die sich aufgrund der Wärme ausdehnen und hohe Temperaturen und Drücke mit einem immensen Zerstörungspotenzial erzeugen.
Explosionsgrenzen sind wichtige Parameter zur Beschreibung der Gefahren von brennbaren Gasen, Dämpfen und brennbarem Staub. Üblicherweise werden die Explosionsgrenzen von brennbaren Gasen und Dämpfen als Prozentsatz des Gases oder Dampfes im Gemisch angegeben.
Beispielsweise lautet die Umrechnungsformel für den Volumenanteil und die Massenkonzentration eines brennbaren Gases bei 20°C:
Y = (L/100) × (1000M/22,4) × (273/(273+20)) = L × (M/2,4)
In dieser Formel ist L der Volumenanteil (%), Y die Massenkonzentration (g/m³), M die relative Molekülmasse des brennbaren Gases oder Dampfes und 22,4 das Volumen (Liter), das 1 Mol einer Substanz im gasförmigen Zustand unter Standardbedingungen (0°C, 1 atm) einnimmt.
Beträgt die Methangaskonzentration in der Atmosphäre beispielsweise 10%, so ergibt sich daraus:
Y = L × (M/2.4) = 10 × (16/2.4) = 66.67g/m³
Das Konzept der Explosionsgrenzen für brennbare Gase, Dämpfe und Stäube lässt sich durch die Theorie der thermischen Explosion erklären. Wenn die Konzentration eines brennbaren Gases, Dampfes oder Staubs unter der UEG liegt, verliert das System aufgrund des Luftüberschusses, der kühlenden Wirkung der Luft und der unzureichenden Konzentration des brennbaren Stoffes mehr Wärme als es gewinnt, und die Reaktion kommt nicht zustande. Liegt die Konzentration über der UEL, ist die erzeugte Wärme geringer als die verlorene Wärme, so dass die Reaktion nicht abläuft. Darüber hinaus reagiert ein Überschuss an brennbarem Gas oder Staub nicht nur nicht und erzeugt keine Wärme, weil der Sauerstoff fehlt, sondern kühlt auch das Gemisch ab, so dass sich die Flamme nicht ausbreiten kann. Bei bestimmten Stoffen wie Ethylenoxid, Nitroglyzerin und brennbarem Staub wie Schießpulver kann der UEL-Wert sogar 100% erreichen. Diese Stoffe liefern bei der Zersetzung ihren Sauerstoff, so dass die Reaktion weiterlaufen kann. Erhöhter Druck und höhere Temperatur begünstigen ihre Zersetzung und Explosion.