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 معمولاً 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. مثلاً 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 معمولاً با تهویه مناسب طبیعی یا مکانیکی انجام می‌پذیرد به‌طوری 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 غلیظ تر از آن هستند که قادر به سوختن باشند.

تأثیر دما و فشار و ترکیب 
مرزهای اشتعال پذیری مخلوط چند گاز اشتعال پذیر را می‌توان با استفاده از قانون اختلاط لوشاتلیه برای کسر حجمی xi از هر گاز محاسبه نمود:
 
و به‌طور مشابه برای UEL.

دما، فشار و غلظت اکسد کننده نیز بر مرزهای اشتعال پذیری مؤثرند. دماها و فشارهای بالا و نیز غلظت بالای اکسد کننده (معمولاً اکسیژن) منجر به LFL پایین‌تر و UFL بالاتر شده و بنابراین مخلوط گاز راحت‌تر منفجر خواهد شد. تأثیر فشار در فشارهای کمتر از ۱۰ میلی بار بسیار کوچک بوده و به سختی پیش‌بینی می‌شود به‌طوری 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.

منابع 

آتش
ایمنی گاز طبیعی
سوختن
محافظت از انفجار