폭발한계 : 가스별 폭발한계 및 계산법

 

1. 폭발한계란?

가연성 물질이 기체상태에서 공기와 혼합하여 일정농도 범위내에서 연소가 일어나는 범위를 말하며, 하한계와 상한계로 표시한다. 공기 중의 폭발한계는 하한계와 상한계의 차이가 큰것일수록 위험도가 높다.

 

폭발성가스의 정의는 폭발한계 농도 하한 10%이하 또는 하한 상한의 차가 20%이사의 가스를 말한다.

 

1) 폭발하한계 ( LEL: Lower Explosive Limit)

2) 폭발상한계 ( LEU: Upper Explosive Limit) 

 

물질	화학식	비중(공기=1)	인화점	착화점	폭발한계
					하한	상한
수소	H2	0.07	기체	500	4.0	75.0
메탄	CH4	0.55	기체	537	5	15
프로판	C3H8	1.56	기체	432	2.2	9.5
부탄	C4H10	2.01	기체	365	1.9	8.5
톨루엔	C7H8	3.14	4.0	480	1.3	6.7
벤젠	C6H6	2.77	-11	498	1.4	6.7

 

2. 폭발한계의 특징

 

• 온도가 높아지면 연소범위는 넓어지며, 압력이 높아지면 하한계는 크게 변하지 않으나 상한계는 상승한다.
• 압력이 높아지면 연소범위는 넓어진다.
• 상용압력(1기압)보다 낮아지면 연소범위는 좁아진다.
• 가연성가스와 공기가 혼합된 경우보다도 산소가 혼합되었을때 더 넓게 되면, 폭발위험성도 더 커진다.

 

 

3. 르샤틀리에의 법칙 (폭발한계 계산법)

 

폭발성 혼합가스의 폭발한계를 계산할 때 이용한다.

 

 

L:  혼합가스의 폭발한계 치                   

V1, V2, V3 :  각 성분의 체적 (%)            

L1, L2, L3:  각  성분의 단독의 폭발한계치

 

 

< 예시 >  프로판 4v%, 메탄 16v%, 공기 80v%의 조성을 가지는 혼합기체의 폭발하한값은?

             (프로판과 메탄의 폭발하한값은 2.2, 5.0 v%)