가스폭발의 기본이론

 가. 기체의 연소 및 폭발형태

나. 이론산소량과 이론혼합비

다. 폭발 한계

라. 폭발한계에 영향을 주는 요소

  1. 점화원
    예를 들면, 1mJ의 스파크는 6∼11.5vol% 조성사이의 혼합물을 점화시킬 수 있다. 폭발한계를 결정하기 위한 점화원은 충분한 에너지가 필요하고, 메탄-공기의 경우 10mJ이상이다. 일반적으로 하한계를 결정하기 위하여 필요한 점화에너지 보다도 상한계의 결정을 위하여 보다 큰 에너지가 필요하다.
     
  2. 측정용기의 직경
    폭발한계의 측정을 가는 관에서 하면 화염이 관벽에 냉각되어 소멸되는 일도 있어 폭발범위가 좁혀지게 된다. 따라서 관벽의 영향이 없는 큰 장치가 필요하다. 표준장치로서의 내경 5cm 수직관은 일반 파라핀계 탄화수소류 측정 등에는 적당하지만 아세틸렌, 에칠렌 등의 상한계, 할로겐화합물, 암모니아 등에는 부적당하여 보다 직경이 큰 관이 필요하다.
     
  3. 화염의 전파방향
    폭발범위는 위쪽으로 전파하는 화염에서 측정하면 가장 넓은 값이 나오고, 아래쪽으로 전파하는 화염에서는 가장 좁게 나오며, 수평전파 화염은 그 중간치를 나타낸다. 그러므로 안전 목적에서는 수직관 하단에서 점화하는 방법이 표준으로 되고 있다.
     
  4. 온도의 영향
    일반적으로 폭발범위는 온도상승에 의해서 넓게 된다. 폭발한계의 온도 의존은 비교적 규칙적이다. 이에 대해서 Burgess-Wheeler의 법칙에 있고 Zabetakis 등이 그것을 수정한 식을 만들었다. 이것은 t℃에서의 하한계 Lt는 25℃에서의 하한계 L25와 다음과 같은 관계식을 가지고 있다. 

    -  25 = 25℃
    상한계에 대해서도 같은 식이 근사적으로 적용 가능하다.
     
  5. 압력의 영향
    폭발한계는 압력변화에 영향을 받는다. 압력이 증가할 때의 압력의존은 복잡해서 실측이 필요하다. 탄화수소의 경우 하한계는 압력의 증가에 따라 증가하여 압력 10∼20 기압 부근에서 가장 크고, 압력이 그 이상이 되면 또다시 작아지는 경우가 많다. 상한계는 일반적으로 압력상승에 따라 증가한다. 예외의 경우는 건조한 일산화탄소-공기계로 이 경우 압력상승에 따라 폭발범위가 조금 좁아진다. 

  6. 발화 온도
    어떤 온도 이하에서는 방열속도가 발열속도보다 커서 발화하지 않지만 그 온도 이상이 되면 속도의 크기가 역으로 되어 발화가 일어나는 한계온도가 각각의 물질에 대하여 존재한다. 이것을 자연발화온도 혹은 발화온도라 한다.