Yanıcı Gaz Patlama Sınırı

Standart test koşullarında, yanıcı bir gazın veya buharın oksitleyici bir gazla karışarak patlamaya yol açtığı konsantrasyon limiti patlama limiti olarak adlandırılır. Genel olarak 'patlama sınırı' terimi, yanıcı gazların veya buharların havadaki konsantrasyon sınırlarını ifade eder. Yanıcı bir gazın patlamaya neden olabilecek en düşük konsantrasyonu alt patlama limiti (LEL), en yüksek konsantrasyonu ise üst patlama limiti (UEL) olarak bilinir.

Yanıcı gazlar veya sıvı buharlar patlama sınırları içindeyken bir ısı kaynağıyla (açık alev veya yüksek sıcaklık gibi) karşılaştığında alev hızla gaz veya toz boşluğuna yayılır. Bu hızlı kimyasal reaksiyon önemli miktarda ısı açığa çıkarır, ısı nedeniyle genişleyen gazlar üretir, muazzam yıkıcı potansiyele sahip yüksek sıcaklıklar ve basınçlar yaratır.

Patlama limitleri yanıcı gazların, buharların ve yanıcı tozların tehlikelerini tanımlamada anahtar parametrelerdir. Tipik olarak, yanıcı gazların ve buharların patlama limitleri karışımdaki gazın veya buharın yüzdesi olarak ifade edilir.

Örneğin, 20°C'de, yanıcı bir gazın hacimsel kesri ve kütle konsantrasyonu için dönüşüm formülü şöyledir:

Y = (L/100) × (1000M/22,4) × (273/(273+20)) = L × (M/2,4)

Bu formülde L hacimsel fraksiyon (%), Y kütle konsantrasyonu (g/m³), M yanıcı gaz veya buharın bağıl moleküler kütlesi ve 22,4 standart koşullar altında (0°C, 1 atm) gaz halindeki 1 mol maddenin kapladığı hacimdir (litre).

Örneğin, atmosferdeki metan gazı konsantrasyonu 10% ise, buna dönüşür:

Y = L × (M/2,4) = 10 × (16/2,4) = 66,67g/m³

Yanıcı gazlar, buharlar ve tozlar için patlama limitleri kavramı termal patlama teorisi ile açıklanabilir. Yanıcı bir gaz, buhar veya tozun konsantrasyonu LEL değerinin altındaysa, fazla hava, havanın soğutma etkisi ve yanıcı maddenin yetersiz konsantrasyonu nedeniyle, sistem kazandığından daha fazla ısı kaybeder ve reaksiyon devam etmez. Benzer şekilde, konsantrasyon UEL'nin üzerindeyse, üretilen ısı kaybedilen ısıdan daha azdır ve reaksiyonu engeller. Ayrıca, aşırı yanıcı gaz veya toz sadece oksijen eksikliği nedeniyle reaksiyona giremez ve ısı üretemez, aynı zamanda karışımı soğutarak alevin yayılmasını önler. Dahası, etilen oksit, nitrogliserin ve barut gibi yanıcı tozlar gibi bazı maddeler için UEL 100%'ye ulaşabilir. Bu malzemeler ayrışma sırasında oksijenlerini sağlayarak reaksiyonun devam etmesine izin verir. Artan basınç ve sıcaklık ayrışmalarını ve patlamalarını daha da kolaylaştırır.