مرز اشتعال

مخلوط گازها یا بخارات قابل احتراق (مثل سوخت‌ها یا برخی غبارها) و هوا زمانی مشتعل خواهد شد که غلظت سوخت در محدوده خاصی قرار گیرد که این محدوده به صورت تجربی به دست می‌آید. به این محدوده مرز اشتعال یا مرز انفجار گفته می‌شود.
این محدوده با دما و فشار تغییر می‌کند ولی معمولا برحسب در صد حجمی در دمای ۲۵ درجه سانتی گراد و فشار اتمسفری بیان می‌شود. به دست آوردن بهترین مخلوط قابل اشتعال یا قابل انفجار از هوا و سوخت (نسبت استوکیومتری) برای موتورهای درون‌سوز مثل موتورهای بنزینی یا گازوییلی ضروری می‌باشد.
شدت احتراق
احتراق را می‌توان بر اساس شدت آن دسته‌بندی نمود. احتراق آهسته به انتشار آتش به سمت مناطق آتش نگرفته با سرعت کمتر از سرعت صوت گفته می‌شود. احتراق سریع انتشار آتش به سمت مناطق آتش نگرفته با سرعت بالاتر از صوت گفته می‌شود.
محدوده‌ها
حد پایین انفجار
حد پایین انفجار (LEL): کمترین غلظت (درصد) از یک گاز یا بخار است که قادر به ایجاد شعله یا آتش در حضور منبع ایجاد احتراق (مثل جرقه، شعله یا گرما) باشد. این اصطلاح توسط بسیاری از متخصصان همان حد پایین اشتعال (LFL) در نظر گرفته شده‌است. مخلوط‌های رقیق‌تر از LEL رقیق‌تر از آن هستند که قادر به سوختن باشند.. گاز متان LEL برابر با ۵٪ دارد. اگر در اتمسفر کمتر ۵٪ متان موجود باشد حتی در حضور منبع احتراق نیز انفجاری رخ نخواهد داد.
درصد خوانده شده از روی حسگرهای مواد قابل احتراق نباید با غلظت LEL اشتباه گرفته شود. انفجارسنج‌ها برای یک گاز خاص طراحی و کالیبره می‌شوند که ممکن است غلظت را نسبت به LEl (با در نظرگرفتن نسبت ۱۰۰ درصد برای LEL) نشان دهند. مثلا مقدار ۵ درصد خوانده شده برای متان معادل ۵ درصد ضربدر ۵ درصد یعنی ۰٫۲۵ درصد حجمی متان در آن دما خواهد بود. کنترل خطر انفجار معمولا با تهویه مناسب طبیعی یا مکانیکی انجام می‌پذیرد به طوری که غلظت مواد قابل اشتعال حداکثر تا ۲۵ درصد حد پایین انفجار نگه داشته شود.
حد بالای انفجار
حد بالای انفجار (UEL): بالاترین غلظت (درصد) از یک گاز یا بخار است که قادر به ایجاد شعله یا آتش در حضور منبع ایجاد احتراق (مثل جرقه، شعله یا گرما) باشد. مخلوط‌هایی با غلظت بالاتر از UEL غلیظ‌تر از آن هستند که قادر به سوختن باشند.
تاثیر دما و فشار و ترکیب
مرزهای اشتعال پذیری مخلوط چند گاز اشتعال پذیر را می‌توان با استفاده از قانون اختلاط لوشاتلیه برای کسر حجمی x i از هر گاز محاسبه نمود:
و به طور مشابه برای UEL.
دما، فشار و غلظت اکسد کننده نیز بر مرزهای اشتعال پذیری موثرند. دماها و فشارهای بالا و نیز غلظت بالای اکسد کننده (معمولا اکسیژن) منجر به LFL پایین‌تر و UFL بالاتر شده و بنابراین مخلوط گاز راحت‌تر منفجر خواهد شد. تاثیر فشار در فشارهای کمتر از ۱۰ میلی بار بسیار کوچک بوده و به سختی پیش بینی می‌شود به طوری که فقط در مورد موتورهای درونسوز دارای توربو شارژر مطالعه شده‌است.
نمونه‌ها
مرزهای اشتعال/ انفجار برخی گازها و بخارات در جدول زیر آورده شده‌است. غلظت‌ها بر حسب در صد حجمی در هوا هستند.
ماده
LFL یا LEL بر حسب درصد حجمی در هوا
UFL یا UEL بر حسب در صد حجمی در هوا
طبقه بندی NFPA
نقطه اشتعال
کمترین انرژی احتراق بر حسب mJ.)
دمای خود اشتعالی
استالدهید
۴٫۰
۵۷٫۰
IA
−۳۹ °C
۰٫۳۷
۱۷۵ °C
استیک اسید (گلاسیال)
۴
۱۹٫۹
II
۳۹ °C to 43 °C
۴۶۳ °C
استیک انیدیرید
II
۵۴ °C
استون
۲٫۶–۳
۱۲٫۸–۱۳
IB
−۱۷ °C
۱٫۱۵ @ ۴٫۵٪
۴۶۵ °C, 485 °C
استونیتریل
IB
۲ °C
۵۲۴ °C
استیل کلرید
۷٫۳
۱۹
IB
۵ °C
۳۹۰ °C
استیلن
۲٫۵
100
IA
گاز آتش‌گیر
۰٫۰۱۷ @ 8.5% (in pure oxygen ۰٫۰۰۰۲ @ ۴۰٪)
۳۰۵ °C
اکرولین
۲٫۸
۳۱
IB
−۲۶ °C
۰٫۱۳
اکریلونیتریل
۳٫۰
۱۷٫۰
IB
۰ °C
۰٫۱۶ @ ۹٫۰٪
آلیل کلرید
۲٫۹
۱۱٫۱
IB
−۳۲ °C
۰٫۷۷
آمونیاک
۱۵
۲۸
IIIB
۱۱ °C
۶۸۰
۶۵۱ °C
آرسین
4.5–5.1
۷۸
IA
گاز آتش‌گیر
بنزن
۱٫۲
۷٫۸
IB
−۱۱ °C
۰٫۲ @ ۴٫۷٪
۵۶۰ °C
۱و ۳ بوتادی‌ان
۲٫۰
۱۲
IA
−۸۵ °C
۰٫۱۳ @ ۵٫۲٪
بوتان (n- بوتان)
۱٫۶
۸٫۴
IA
−۶۰ °C
۰٫۲۵ @ ۴٫۷٪
۴۲۰–۵۰۰ °C
بوتیل استات
1–1.7
۸–۱۵
IB
۲۴ °C
۳۷۰ °C
n- بوتانول
1.4
۱۱٫۲
IC
۳۵ °C
۳۴۰ °C
بوتیل کلرید
۱٫۸
۱۰٫۱
IB
−۶ °C
۱٫۲۴
n- بوتیل مرکاپتان
1.4
۱۰٫۲
IB
۲ °C
۲۲۵ °C
بوتیل متیل کتون
1
۸
IC
۲۵ °C
۴۲۳ °C
بوتیلن
1.98
۹٫۶۵
IA
−۸۰ °C
کربن دی سولفید
۱٫۰
۵۰٫۰
IB
−۳۰ °C
۰٫۰۰۹ @ ۷٫۸٪
۹۰ °C
کربن مونوکسید
12
۷۵
IA
−۱۹۱ °C
گاز آتش‌گیر
۶۰۹ °C
کلر مونوکسید
IA
گاز آتش‌گیر
۱ -کلرو ۱و۱ دی فلوئورو اتان
۶٫۲
۱۷٫۹
IA
−۶۵ °C
گاز آتش‌گیر
سیانوژن
6.0–6.6
۳۲–۴۲٫۶
IA
گاز آتش‌گیر
سیکلو بوتان
۱٫۸
۱۱٫۱
IA
−۶۳٫۹ °C
۴۲۶٫۷ °C
سیکلو هگزان
۱٫۳
۷٫۸–۸
IB
−۱۸ °C to -20 °C
۰٫۲۲ @ ۳٫۸٪
۲۴۵ °C
سیکلو هگزانول
۱
۹
IIIA
۶۸ °C
۳۰۰ °C
سیکلو هگزانون
۱–۱٫۱
۹–۹٫۴
II
۴۳٫۹–۴۴ °C
۴۲۰ °C
سیکلو پنتا دی ان
IB
۰ °C
۰٫۶۷
۶۴۰ °C
سیکلو پنتان
۱٫۵–۲
۹٫۴
IB
−37 to −۳۸٫۹ °C
۰٫۵۴
۳۶۱ °C
سیکلو پروپان
۲٫۴
۱۰٫۴
IA
−۹۴٫۴ °C
۰٫۱۷ @ ۶٫۳٪
۴۹۸ °C
دکان
۰٫۸
۵٫۴
II
۴۶٫۱ °C
۲۱۰ °C
دی بوران
۰٫۸
۸۸
IA
−۹۰ °C
گاز آتش‌گیر
۳۸ °C
۱،۲-دی‌کلروبنزن
2
۹
IIIA
۶۵ °C
۶۴۸ °C
۱،۱-دی‌کلرواتان
۶
۱۱
IB
۱۴ °C
۲،۱-دی‌کلرواتان
۶
۱۶
IB
۱۳ °C
۴۱۳ °C
۱،۱-دی‌کلرواتن
۶٫۵
۱۵٫۵
IA
−۱۰ °C
گاز آتش‌گیر
دی‌کلروفلوئورومتان
۵۴٫۷
غیر آتش‌گیر، -36.1 °C
۵۵۲ °C
دی‌کلرومتان
۱۶
۶۶
غیر آتش‌گیر
دی‌کلروسیلان
۴–۴٫۷
۹۶
IA
−۲۸ °C
۰٫۰۱۵
سوخت دیزل
۰٫۶
۷٫۵
IIIA
>۶۲ °C (143 °F)
۲۱۰ °C
دی‌اتانول‌آمین
۲
۱۳
IB
۱۶۹ °C
دی‌اتیل‌آمین
۱٫۸
۱۰٫۱
IB
−23 to −۲۶ °C
۳۱۲ °C
دی اتیل دی سولفید
۱٫۲
II
۳۸٫۹ °C
دی‌اتیل اتر
۱٫۹–۲
۳۶–۴۸
IA
−۴۵ °C
۰٫۱۹ @ ۵٫۱٪
۱۶۰–۱۷۰ °C
دی‌اتیل سولفید
IB
−۱۰ °C
۱،۱-دی‌فلورواتان
۳٫۷
۱۸
IA
−۸۱٫۱ °C
۱،۱- دی فلوئورو اتیلن
۵٫۵
۲۱٫۳
−۱۲۶٫۱ °C
دی ایزوبوتیل کتون
۱
۶
۴۹ °C
دی‌ایزوپروپیل اتر
۱
۲۱
IB
−۲۸ °C
دی‌متیل‌آمین
۲٫۸
۱۴٫۴
IA
گاز آتش‌گیر
۱،۱- دی متیل هیدرازین
IB
دی‌متیل سولفید
IA
−۴۹ °C
دی‌متیل سولفواکسید
۲٫۶–۳
۴۲
IIIB
۸۸–۹۵ °C
۲۱۵ °C
۴،۱-دی‌اکسان
۲
۲۲
IB
۱۲ °C
اپیکلروهیدرین
۴
۲۱
۳۱ °C
اتان
3
۱۲–۱۲٫۴
IA
گاز آتش‌گیر
-۱۳۵ °C
۵۱۵ °C
اتانول (اتیل الکل)
۳–۳٫۳
۱۹
IB
۱۲٫۸ °C (55 °F)
۳۶۵ °C
۲-اتوکسی‌اتانول
۳
۱۸
۴۳ °C
۲-اتوکسی‌اتیل استات
۲
۸
۵۶ °C
اتیل استات
۲
۱۲
IA
−۴ °C
۴۶۰ °C
اتیل آمین
۳٫۵
۱۴
IA
−۱۷ °C
اتیل بنزن
۱٫۰
۷٫۱
۱۵–۲۰ °C
اتیلن
۲٫۷
۳۶
IA
۰٫۰۷
۴۹۰ °C
اتیلن گلیکول
۳
۲۲
۱۱۱ °C
اتیلن اکسید
۳
۱۰۰
IA
−۲۰ °C
اتیل کلرید (کلرو اتان)
3.8
۱۵٫۴
IA
−۵۰ °C
اتیل مرکاپتان (اتان تیول)
IA
Fuel oil No.1
0.7
۵
فوران
۲
۱۴
IA
−۳۶ °C
بنزین (اکتان100)
۱٫۴
۷٫۶
IB

۳۸ °C (100 °F) به عنوان سوخت جت
۲۱۰ °C
لیتیم هیدرید
IA
۲-مرکاپتواتانول
IIIA
متان (گاز طبیعی)
۵٫۰
۱۵
IA
گاز آتش‌گیر
۰٫۲۱ @ ۸٫۵٪
۵۸۰ °C
متیل استات
۳
۱۶
−۱۰ °C
متانول (متیل الکل)
6–6.7
۳۶
IB
۱۱ °C
۳۸۵ °C; 455 °C
متیل آمین
IA
۸ °C
متیل کلرید (کلرو متان)
10.7
۱۷٫۴
IA
−۴۶ °C
دی متیل اتر
IA
−۴۱ °C
متیل اتیل اتر (متوکسی‌اتان)
IA
متیل اتیل کتون (بوتانون)
1.8
۱۰
IB
−۶ °C
۵۰۵–۵۱۵ °C
متیل فرمات
IA
متیل مرکاپتان (متان‌تیول)
۳٫۹
۲۱٫۸
IA
−۵۳ °C
تینر
0.7
۶٫۵
۳۸–۴۳ °C
۲۵۸ °C
مورفولین
۱٫۸
۱۰٫۸
IC
۳۱–۳۷٫۷ °C
۳۱۰ °C
نفتالن
0.9
۵٫۹
IIIA
۷۹–۸۷ °C
۵۴۰ °C
نئو هگزان
1.19
۷٫۵۸
−۲۹ °C
۴۲۵ °C
نیکل تترا کربونیل
۲
۳۴
۴ °C
۶۰ °C
نیترو بنزن
۲
۹
IIIA
۸۸ °C
نیترو متان
۷٫۳
۲۲٫۲
۳۵ °C
۳۷۹ °C
اکتان
۱
۷
۱۳ °C
ایزو اکتان
۰٫۷۹
۵٫۹۴
پنتان
۱٫۵
۷٫۸
IA
−40 to −۴۹ °C
as 2-Pentane 0.18 @ ۴٫۴٪
۲۶۰ °C
n- پنتان
۱٫۴
۷٫۸
IA
۰٫۲۸ @ ۳٫۳٪
ایزوپنتان
1.32
۹٫۱۶
IA
۴۲۰ °C
فسفین
IA
پروپان
۲٫۱
۹٫۵–۱۰٫۱
IA
گاز آتش‌گیر
۰٫۲۵ @ 5.2% (in pure oxygen ۰٫۰۰۲۱)
۴۸۰ °C
پروپیل استات
۲
۸
۱۳ °C
پروپیلن
۲٫۰
۱۱٫۱
IA
−۱۰۸ °C
۰٫۲۸
۴۵۸ °C
پروپیلن اکسید
۲٫۹
۳۶
IA
پیریدین
۲
۱۲
۲۰ °C
سیلان
1.5
۹۸
IA
<۲۱ °C
استایرن
۱٫۱
۶٫۱
IB
۳۱–۳۲٫۲ °C
۴۹۰ °C
تترافلوئورو اتیلن
IA
تترا هیدرو فوران
۲
۱۲
IB
−۱۴ °C
۳۲۱ °C
تولوئن
۱٫۲–۱٫۲۷
۶٫۷۵–۷٫۱
IB
۴٫۴ °C
۰٫۲۴ @ ۴٫۱٪
۴۸۰ °C; 535 °C
تری اتیل بوران
−۲۰ °C
−۲۰ °C
تری متیل آمین
IA
گاز آتش‌گیر
تری نیتروبنزن
IA
تربانیتن
0.8
IC
۳۵ °C
روغن گیاهی
IIIB
۳۲۷ °C (620 °F)
وینیل استات
۲٫۶
۱۳٫۴
−۸ °C
وینیل کلرید
۳٫۶
۳۳
زایلین
۰٫۹–۱٫۰
۶٫۷–۷٫۰
IC
۲۷–۳۲ °C
۰٫۲
m-زایلین
1.1
۷
IC
۲۵ °C
۵۲۵ °C
o- زایلین
IC
۱۷ °C
p- زایلین
۱٫۰
۶٫۰
IC
۲۷٫۲ °C
۵۳۰ °C