Granice eksplozivnosti zapaljivih plinova-tekućina

Stehiometrijska koncentracija, GGE, DGE...

PODRUČJE EKSPLOZIVNOSTI ZAPALJIVIH PLINOVA I PARA ZAPALJIVIH TEKUĆINA I NAČIN ZAŠTITE

Osnovni pojmovi eksplozivne zaštite

Zapaljivi plinovi i pare zapaljivih tekućina, koje se nalaze u smjesi sa zrakom u dovoljnoj koncentraciji, uslijed nekog izvora paljenja ili uslijed zagrijavanja kompletne smjese reagiraju sa kisikom iz zraka i sagorijevaju.

Ako je sagorijevanje tako naglo da je popraćeno oslobađanjem velike količine topline sagorijevanja i naglim povećanjem tlaka plinova sagorijevanja onda to nazivamo eksplozijom.

Oni plinovi i pare zapaljivih tekućina koji tako naglo sagorijevaju u zraku nazivaju se zapaljivi plinovi odnosno zapaljive pare, a njihova smjesa sa zrakom naziva se eksplozivna smjesa.

Prema tome može se reći da će eksplozivna smjesa, koja sadrži 9,5 vol % metana u zraku, pri zapaljenju eksplodirati najvećom jačinom jer dolazi do potpunog sagorijevanja, a nepotrebni gubici topline na zagrijavanje plinske smjese i produkata izgaranja su razmjerno najniži.

Ovakva eksplozivna smjesa, koja sadrži upravo toliko zapaljivog plina i kisika (iz zraka) da nastupi potpuno izgaranje naziva se stehiometrijska smjesa.

Međutim, primijećeno je da do eksplozije ne dolazi samo kod stehiometrijskog odnosa plin (para) – zrak nego i kada je koncentracija niža i viša od navedene.

Zapaljivi plinovi i pare imaju takozvano područje eksplozivnosti unutar kojega oni mogu pri zapaljivanju na više ili manje eksplozivan način izgorjeti i ovisno o koncentraciji pritisak (učinak) eksplozije će biti veći ili manji.

Prema definiciji donja granica eksplozivnosti je ona najniže koncentracija zapaljivih plinova ili para koja mora postojati u smjesi sa zrakom da može doći do izgaranja.

Ako je ova koncentracija u smjesi niža od te granice do eksplozije neće doći bez obzira na jačinu izvora paljenja.

Maksimalna koncentracija zapaljivih plinova ili para u smjesi sa zrakom koja još može sagorjeti naziva se gornja granica eksplozivnosti ili zapaljivosti.

Smjese koje su bogatije na gorivoj tvari od navedene koncentracije također su bezopasne za eksploziju, ali ovakve smjese na graničnoj liniji sa okolnim zrakom mogu lagano izgarati bez efekata eksplozije.

Granica eksplozivnosti obično se izražava u volumnim postocima.

Različite zapaljive tvari imaju različite granice eksplozivnosti.

Tako na primjer granice eksplozivnosti za metan su 5 vol. % do 15 vol. %.

To ujedno znači da do eksplozije metana neće doći u smjesi sa zrakom ako je koncentracija niža od 5 vol. % te ako je viša od 15 vol %.

U području koncentracija između graničnih vrijednosti doći će do eksplozije metana, koja će biti to slabija što su koncentracije metana bliže donjoj i gornjoj granici eksplozivnosti, a bit će to jača što se koncentracija više približava stehiometrijskoj koncentraciji metana (9,5 vol %).

Stehiometrijska koncentracija različitih tvari je različita i ista ovisi o kemijskoj građi gorive tvari odnosno o količini teoretski potrebne količine zraka za izgaranja.


Ako želimo na pr. izračunati stehiometrijsku koncentraciju za ugljični monoksid iz reakcije izgaranja proizlazi:

CO + 0,5 (O2 + 3,76 N2) CO2 + 0,5 x 3,76 N2


Odatle proizlazi da se stehiometrijska smjesa ugljičnog monoksida sastoji iz 1 volumena CO, 0,5 volumena kisika i 1,88 volumena dušika.

Donja granica eksplozivnosti karakterizirana je velikim suviškom zraka a gornja granica eksplozivnosti karakterizirana je velikim suviškom gorive tvari, dok pri stehiometrijskoj koncentraciji taj odnos gorive tvari i zraka jednak je teoretskim odnosima.


Autor: VĐ
www.zastita.com.hr