Bukti Ledakan Shenzhen
Dalam kondisi pengujian standar, batas konsentrasi di mana gas atau uap yang mudah terbakar bercampur dengan gas pengoksidasi menyebabkan ledakan disebut sebagai batas ledakan. Umumnya, istilah 'batas ledakan' mengacu pada batas konsentrasi gas atau uap yang mudah terbakar di udara. Konsentrasi terendah dari gas yang mudah terbakar yang dapat menyebabkan ledakan dikenal sebagai batas ledakan bawah (LEL), dan konsentrasi tertinggi sebagai batas ledakan atas (UEL).
Ketika gas atau uap cair yang mudah terbakar berada dalam batas ledakan dan bertemu dengan sumber panas (seperti nyala api terbuka atau suhu tinggi), nyala api dengan cepat menyebar melalui ruang gas atau debu. Reaksi kimia yang cepat ini melepaskan sejumlah besar panas, menghasilkan gas yang mengembang karena panas, menciptakan suhu dan tekanan tinggi dengan potensi merusak yang sangat besar.
Batas ledakan merupakan parameter utama dalam menjelaskan bahaya gas, uap, dan debu yang mudah terbakar. Biasanya, batas ledakan gas dan uap yang mudah terbakar dinyatakan sebagai persentase gas atau uap dalam campuran.
Misalnya, pada suhu 20°C, rumus konversi untuk fraksi volumetrik dan konsentrasi massa gas yang mudah terbakar adalah:
Y = (L/100) × (1000M/22,4) × (273/(273+20)) = L × (M/2,4)
Dalam rumus ini, L adalah fraksi volumetrik (%), Y adalah konsentrasi massa (g/m³), M adalah massa molekul relatif gas atau uap yang mudah terbakar, dan 22,4 adalah volume (liter) yang ditempati oleh 1 mol zat dalam bentuk gas dalam kondisi standar (0°C, 1 atm).
Sebagai contoh, jika konsentrasi gas metana di atmosfer adalah 10%, maka konsentrasi gas metana akan berubah menjadi:
Y = L × (M/2.4) = 10 × (16/2.4) = 66,67g/m³
Konsep batas ledakan untuk gas, uap, dan debu yang mudah terbakar dapat dijelaskan dengan teori ledakan termal. Jika konsentrasi gas, uap, atau debu yang mudah terbakar berada di bawah LEL, karena adanya udara berlebih, efek pendinginan udara, dan konsentrasi bahan mudah terbakar yang tidak mencukupi, sistem akan kehilangan lebih banyak panas daripada yang diperolehnya, dan reaksi tidak akan berlanjut. Demikian pula, jika konsentrasinya di atas UEL, panas yang dihasilkan lebih kecil daripada panas yang hilang, sehingga reaksi tidak terjadi. Selain itu, gas atau debu yang mudah terbakar yang berlebihan tidak hanya gagal bereaksi dan menghasilkan panas karena kekurangan oksigen, tetapi juga mendinginkan campuran, sehingga mencegah penyebaran api. Selain itu, untuk zat tertentu seperti etilen oksida, nitrogliserin, dan debu yang mudah terbakar seperti mesiu, UEL dapat mencapai 100%. Bahan-bahan ini menyediakan oksigen selama penguraian, sehingga memungkinkan reaksi berlanjut. Peningkatan tekanan dan suhu semakin memudahkan penguraian dan ledakan.