Shenhai Sprādziendrošs
Standarta testēšanas apstākļos par sprādzienbīstamības robežu sauc koncentrācijas robežu, pie kuras degoša gāze vai tvaiki, sajaukti ar oksidējošu gāzi, izraisa sprādzienu. Parasti ar terminu "sprādzienbīstamības robeža" apzīmē degtspējīgu gāzu vai tvaiku koncentrācijas robežas gaisā. Zemākā degošas gāzes koncentrācija, kas var izraisīt sprādzienu, tiek saukta par apakšējo sprādzienbīstamības robežu (LEL), bet augstākā koncentrācija - par augšējo sprādzienbīstamības robežu (UEL).
Ja uzliesmojošas gāzes vai šķidruma tvaiki atrodas sprādzienbīstamības robežās un saskaras ar siltuma avotu (piemēram, atklātu liesmu vai augstu temperatūru), liesma strauji izplatās gāzes vai putekļu telpā. Šī ātrā ķīmiskā reakcija izdala ievērojamu siltuma daudzumu, radot gāzes, kas karstuma dēļ izplešas, radot augstu temperatūru un spiedienu ar milzīgu iznīcinošu potenciālu.
Sprādzienbīstamības robežas ir galvenie parametri, kas raksturo uzliesmojošu gāzu, tvaiku un degošu putekļu bīstamību. Parasti uzliesmojošu gāzu un tvaiku sprādzienbīstamības robežas tiek izteiktas kā gāzes vai tvaika procentuālā daļa maisījumā.
Piemēram, 20 °C temperatūrā uzliesmojošas gāzes tilpuma frakcijas un masas koncentrācijas pārrēķina formula ir šāda:
Y = (L/100) × (1000M/22,4) × (273/(273+20)) = L × (M/2,4)
Šajā formulā L ir tilpuma frakcija (%), Y ir masas koncentrācija (g/m³), M ir degošās gāzes vai tvaika relatīvā molekulmasa, un 22,4 ir tilpums (litros), ko aizņem 1 mol vielas gāzveida stāvoklī standarta apstākļos (0 °C, 1 atm).
Piemēram, ja metāna koncentrācija atmosfērā ir 10%, tas ir:
Y = L × (M/2,4) = 10 × (16/2,4) = 66,67 g/m³
Uzliesmojošu gāzu, tvaiku un putekļu sprādzienbīstamības robežvērtību jēdzienu var izskaidrot ar termiskās eksplozijas teoriju. Ja uzliesmojošas gāzes, tvaiku vai putekļu koncentrācija ir mazāka par LEL, gaisa pārpalikuma, gaisa dzesēšanas efekta un nepietiekamas degošās vielas koncentrācijas dēļ sistēma zaudē vairāk siltuma nekā iegūst, un reakcija nenotiek. Līdzīgi, ja koncentrācija ir virs UEL, saražotais siltums ir mazāks par zaudēto, un reakcija nenotiek. Turklāt pārāk liels deggāzes vai putekļu daudzums ne tikai nespēj reaģēt un radīt siltumu skābekļa trūkuma dēļ, bet arī atdzesē maisījumu, novēršot liesmas izplatīšanos. Turklāt dažām vielām, piemēram, etilēnoksīdam, nitroglicerīnam un degošiem putekļiem, piemēram, šaujampulverim, UEL var sasniegt 100%. Šie materiāli sadalīšanās laikā nodrošina skābekli, ļaujot reakcijai turpināties. Paaugstināts spiediens un temperatūra vēl vairāk veicina to sadalīšanos un sprādzienu.