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.
مادهLFL یا LEL بر حسب درصد حجمی در هواUFL یا UEL بر حسب در صد حجمی در هواطبقه بندی NFPAنقطه اشتعالکمترین انرژی احتراق بر حسب mJ.)دمای خود اشتعالیاستالدهید۴٫۰۵۷٫۰IA −۳۹ °C۰٫۳۷۱۷۵ °Cاستیک اسید (گلاسیال)۴۱۹٫۹II۳۹ °C to 43 °C۴۶۳ °Cاستیک انیدیریدII۵۴ °Cاستون ۲٫۶–۳ ۱۲٫۸–۱۳IB −۱۷ °C۱٫۱۵ @ ۴٫۵٪۴۶۵ °C, 485 °CWorking with modern hydrocarbon and oxygenated solvents: a guide to flammability استونیتریلIB۲ °C۵۲۴ °Cاستیل کلرید۷٫۳۱۹IB۵ °C۳۹۰ °Cاستیلن۲٫۵100IAگاز آتش‌گیر۰٫۰۱۷ @ 8.5% (in pure oxygen ۰٫۰۰۰۲ @ ۴۰٪)۳۰۵ °Cاکرولین۲٫۸۳۱IB −۲۶ °C۰٫۱۳اکریلونیتریل۳٫۰۱۷٫۰IB ۰ °C۰٫۱۶ @ ۹٫۰٪آلیل کلرید۲٫۹۱۱٫۱IB −۳۲ °C۰٫۷۷آمونیاک۱۵۲۸IIIB۱۱ °C۶۸۰۶۵۱ °Cآرسین4.5–5.1۷۸IAگاز آتش‌گیربنزن۱٫۲۷٫۸IB −۱۱ °C۰٫۲ @ ۴٫۷٪۵۶۰ °C۱و ۳ بوتادی‌ان۲٫۰۱۲IA −۸۵ °C۰٫۱۳ @ ۵٫۲٪بوتان (n- بوتان)۱٫۶۸٫۴IA −۶۰ °C۰٫۲۵ @ ۴٫۷٪۴۲۰–۵۰۰ °Cبوتیل استات1–1.7۸–۱۵IB۲۴ °C۳۷۰ °Cn- بوتانول1.4۱۱٫۲IC۳۵ °C۳۴۰ °Cبوتیل کلرید۱٫۸۱۰٫۱IB −۶ °C۱٫۲۴n- بوتیل مرکاپتان1.4n-BUTYL MERCAPTAN ICSC: 0018۱۰٫۲IB۲ °C۲۲۵ °Cبوتیل متیل کتون1۸IC۲۵ °C۴۲۳ °Cبوتیلن1.98۹٫۶۵IA −۸۰ °Cکربن دی سولفید۱٫۰۵۰٫۰IB −۳۰ °C۰٫۰۰۹ @ ۷٫۸٪۹۰ °Cکربن مونوکسید12۷۵IA −۱۹۱ °C
گاز آتش‌گیر۶۰۹ °Cکلر مونوکسیدIAگاز آتش‌گیر۱ -کلرو ۱و۱ دی فلوئورو اتان۶٫۲۱۷٫۹IA −۶۵ °C
گاز آتش‌گیرسیانوژن6.0–6.6Cyanogen۳۲–۴۲٫۶IAگاز آتش‌گیرسیکلو بوتان۱٫۸۱۱٫۱IA −۶۳٫۹ °CYaws, Carl L. ; Braker, William; Matheson Gas Data Book Published by McGraw-Hill Professional, 2001 pg. 211۴۲۶٫۷ °Cسیکلو هگزان۱٫۳۷٫۸–۸IB −۱۸ °C to -20 °CYaws, Carl L. ; Braker, William; Matheson Gas Data Book Published by McGraw-Hill Professional, 2001 pg. 216۰٫۲۲ @ ۳٫۸٪۲۴۵ °Cسیکلو هگزانول۱۹IIIA۶۸ °C۳۰۰ °Cسیکلو هگزانون۱–۱٫۱۹–۹٫۴II۴۳٫۹–۴۴ °C۴۲۰ °CCYCLOHEXANONE ICSC: 0425سیکلو پنتا دی انIB۰ °C۰٫۶۷۶۴۰ °Cسیکلو پنتان۱٫۵–۲۹٫۴IB −37 to −۳۸٫۹ °CYaws, Carl L. ; Braker, William; Matheson Gas Data Book Published by McGraw-Hill Professional, 2001 pg. 221CYCLOPENTANE ICSC: 0353۰٫۵۴۳۶۱ °Cسیکلو پروپان۲٫۴۱۰٫۴IA −۹۴٫۴ °CYaws, Carl L. ; Braker, William; Matheson Gas Data Book Published by McGraw-Hill Professional, 2001 pg. 226۰٫۱۷ @ ۶٫۳٪۴۹۸ °Cدِکان۰٫۸۵٫۴II۴۶٫۱ °C۲۱۰ °Cدی بوران۰٫۸۸۸IA −۹۰ °C
گاز آتش‌گیر۳۸ °C۱٬۲-دی‌کلروبنزن2Walsh (1989) Chemical Safety Data Sheets, Roy. Soc. Chem. , Cambridge.۹IIIA۶۵ °C۶۴۸ °C۱٬۱-دی‌کلرواتان۶۱۱IB۱۴ °C۲٬۱-دی‌کلرواتان۶۱۶IB۱۳ °C۴۱۳ °C۱٬۱-دی‌کلرواتن۶٫۵۱۵٫۵IA −۱۰ °C
گاز آتش‌گیردی‌کلروفلوئورومتان۵۴٫۷ غیر آتش‌گیر، -36.1 °CYaws, Carl L. ; Braker, William; Matheson Gas Data Book Published by McGraw-Hill Professional, 2001 pg. 266۵۵۲ °Cدی‌کلرومتان۱۶۶۶غیر آتش‌گیردی‌کلروسیلان۴–۴٫۷۹۶IA −۲۸ °C۰٫۰۱۵سوخت دیزل۰٫۶۷٫۵IIIA>۶۲ °C (143 °F)۲۱۰ °Cدی‌اتانول‌آمین۲۱۳IB۱۶۹ °Cدی‌اتیل‌آمین۱٫۸۱۰٫۱IB −23 to −۲۶ °C۳۱۲ °Cدی اتیل دی سولفید۱٫۲II۳۸٫۹ °CYaws, Carl L. ; Braker, William; Matheson Gas Data Book Published by McGraw-Hill Professional, 2001 pg. 281دی‌اتیل اتر۱٫۹–۲۳۶–۴۸IA −۴۵ °C۰٫۱۹ @ ۵٫۱٪۱۶۰–۱۷۰ °Cدی‌اتیل سولفیدIB −۱۰ °CYaws, Carl L. ; Braker, William; Matheson Gas Data Book Published by McGraw-Hill Professional, 2001 pg. 286۱٬۱-دی‌فلورواتان۳٫۷۱۸IA −۸۱٫۱ °CYaws, Carl L. ; Braker, William; Matheson Gas Data Book Published by McGraw-Hill Professional, 2001 pg. 296۱٬۱- دی فلوئورو اتیلن۵٫۵۲۱٫۳ −۱۲۶٫۱ °CYaws, Carl L. ; Braker, William; Matheson Gas Data Book Published by McGraw-Hill Professional, 2001 pg. 301دی ایزوبوتیل کتون۱۶۴۹ °Cدی‌ایزوپروپیل اتر۱۲۱IB −۲۸ °Cدی‌متیل‌آمین۲٫۸۱۴٫۴IAگاز آتش‌گیر۱٬۱- دی متیل هیدرازینIBدی‌متیل سولفیدIA −۴۹ °Cدی‌متیل سولفواکسید۲٫۶–۳۴۲IIIB۸۸–۹۵ °C۲۱۵ °C۴٬۱-دی‌اکسان۲۲۲IB۱۲ °Cاپیکلروهیدرین۴۲۱۳۱ °Cاتان3۱۲–۱۲٫۴IAگاز آتش‌گیر
-۱۳۵ °C۵۱۵ °Cاتانول (اتیل الکل)۳–۳٫۳۱۹IB۱۲٫۸ °C (55 °F)۳۶۵ °C۲-اتوکسی‌اتانول۳۱۸۴۳ °C۲-اتوکسی‌اتیل استات۲۸۵۶ °Cاتیل استات۲۱۲IA −۴ °C۴۶۰ °Cاتیل آمین۳٫۵۱۴IA −۱۷ °Cاتیل بنزن۱٫۰۷٫۱۱۵–۲۰ °Cاتیلن۲٫۷۳۶IA۰٫۰۷۴۹۰ °Cاتیلن گلیکول۳۲۲۱۱۱ °Cاتیلن اکسید۳۱۰۰IA −۲۰ °Cاتیل کلرید (کلرو اتان)3.8۱۵٫۴IA−۵۰ °Cاتیل مرکاپتان (اتان تیول)IAFuel oil No.10.7۵فوران۲۱۴IA −۳۶ °Cبنزین (اکتان100)۱٫۴۷٫۶IB<−۴۰ °C (−۴۰ °F)۲۴۶–۲۸۰ °Cگلیسیرین۳۱۹۱۹۹ °Cهپتان۱٫۰۵۶٫۷ −۴ °C۰٫۲۴ @ ۳٫۴٪۲۰۴–۲۱۵ °Cهگزان۱٫۱۷٫۵ −۲۲ °C۰٫۲۴ @ ۳٫۸٪۲۲۵ °C, 233 °Cهیدروژن4/18.3http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/H.html۷۵/۵۹IAگاز آتش‌گیر۰٫۰۱۶ @ 28% (in pure oxygen ۰٫۰۰۱۲)۵۰۰–۵۷۱ °Cهیدروژن سولفید۴٫۳۴۶IAگاز آتش‌گیر۰٫۰۶۸ایزو بوتان1.8۹٫۶IAگاز آتش‌گیر۴۶۲ °Cایزو بوتیل الکل۲۱۱۲۸ °Cایزو پروپان۱۴۸۴ °Cایزو پروپانول (ایزو پروپیل الکل)2۱۲IB۱۲ °C۳۹۸–۳۹۹ °C; 425 °Cایزو پروپیل کلریدIAسوخت جت A-1۰٫۶–۰٫۷۴٫۹–۵II>۳۸ °C (100 °F) به عنوان سوخت جت۲۱۰ °Cلیتیم هیدریدIA۲-مرکاپتواتانولIIIAمتان (گاز طبیعی)۵٫۰۱۵IAگاز آتش‌گیر۰٫۲۱ @ ۸٫۵٪۵۸۰ °Cمتیل استات۳۱۶ −۱۰ °Cمتانول (متیل الکل)6–6.7۳۶IB۱۱ °C۳۸۵ °C; 455 °Cمتیل آمینIA۸ °Cمتیل کلرید (کلرو متان)10.7۱۷٫۴IA −۴۶ °Cدی متیل اترIA −۴۱ °Cمتیل اتیل اتر (متوکسی‌اتان)IAمتیل اتیل کتون (بوتانون)1.8۱۰IB −۶ °C۵۰۵–۵۱۵ °Cمتیل فرماتIAمتیل مرکاپتان (متان‌تیول)۳٫۹۲۱٫۸IA −۵۳ °Cتینر0.7۶٫۵۳۸–۴۳ °C۲۵۸ °Cمورفولین۱٫۸۱۰٫۸IC۳۱–۳۷٫۷ °C۳۱۰ °Cنفتالن0.9۵٫۹IIIA۷۹–۸۷ °C۵۴۰ °Cنئو هگزان1.19۷٫۵۸−۲۹ °C۴۲۵ °Cنیکل تترا کربونیل۲۳۴۴ °C۶۰ °Cنیترو بنزن۲۹IIIA۸۸ °Cنیترو متان۷٫۳۲۲٫۲۳۵ °C۳۷۹ °Cاکتان۱۷۱۳ °Cایزو اکتان۰٫۷۹۵٫۹۴پنتان۱٫۵۷٫۸IA −40 to −۴۹ °Cas 2-Pentane 0.18 @ ۴٫۴٪۲۶۰ °Cn- پنتان۱٫۴۷٫۸IA۰٫۲۸ @ ۳٫۳٪ایزوپنتان1.32۹٫۱۶IA۴۲۰ °CفسفینIAپروپان۲٫۱۹٫۵–۱۰٫۱IAگاز آتش‌گیر۰٫۲۵ @ 5.2% (in pure oxygen ۰٫۰۰۲۱)۴۸۰ °Cپروپیل استات۲۸۱۳ °Cپروپیلن۲٫۰۱۱٫۱IA −۱۰۸ °C۰٫۲۸۴۵۸ °Cپروپیلن اکسید۲٫۹۳۶IAپیریدین۲۱۲۲۰ °Cسیلان1.5۹۸IA<۲۱ °Cاستایرن۱٫۱۶٫۱IB۳۱–۳۲٫۲ °C۴۹۰ °Cتترافلوئورو اتیلنIAتترا هیدرو فوران۲۱۲IB −۱۴ °C۳۲۱ °Cتولوئن۱٫۲–۱٫۲۷۶٫۷۵–۷٫۱IB۴٫۴ °C۰٫۲۴ @ ۴٫۱٪۴۸۰ °C; 535 °Cتری اتیل بوران −۲۰ °C −۲۰ °Cتری متیل آمینIAگاز آتش‌گیرتری نیتروبنزنIAتربانیتن0.8IC۳۵ °Cروغن گیاهیIIIB۳۲۷ °C (620 °F)وینیل استات۲٫۶۱۳٫۴ −۸ °Cوینیل کلرید۳٫۶۳۳زایلین۰٫۹–۱٫۰۶٫۷–۷٫۰IC۲۷–۳۲ °C۰٫۲m-زایلین1.1۷IC۲۵ °C۵۲۵ °Co- زایلینIC۱۷ °Cp- زایلین۱٫۰۶٫۰IC۲۷٫۲ °C۵۳۰ °C

 منابع 

رده:آتش
رده:ایمنی گاز طبیعی
رده:سوختن
رده:محافظت از انفجار