Untere und obere Explosionsgrenze für brennbare Gase und Dämpfe
Was ist %LEL / %UEL / PID
Vor ein Feuer oder eine Explosion kann auftreten, drei Bedingungen müssen gleichzeitig erfüllt sein.
Ein Kraftstoff (dh. brennbares Gas) und Sauerstoff (Luft) müssen in bestimmten Anteilen zusammen mit einer Zündquelle wie einem Funken oder einer Flamme vorhanden sein., Das erforderliche Verhältnis von Kraftstoff und Sauerstoff variiert mit jedem brennbaren Gas oder Dampf.
Die Mindestkonzentration eines bestimmten brennbaren Gases oder Dampfes, die zur Unterstützung seiner Verbrennung in Luft erforderlich ist, wird als Untere Explosionsgrenze (LEL) für dieses Gas definiert. Unterhalb dieses Niveaus ist die Mischung zu „mager“, um zu brennen. Die maximale Konzentration eines Gases oder Dampfes, das in Luft verbrennt, ist als Obere explosive Grenze (UEL) definiert. Oberhalb dieses Niveaus ist die Mischung zu „reich“, um zu brennen. Der Bereich zwischen LEL und UEL wird als brennbarer Bereich für dieses Gas oder diesen Dampf bezeichnet.,
Methan – LEL: 5 Vol. – % in Luft / UEL: 17 Vol. – % in Luft
Visuelles Beispiel, um zu zeigen, wo auf der Skala % von LEL gemessen wird
Untere und obere explosive Grenzwerte
Die in der folgenden Tabelle angegebenen Werte gelten nur für die Bedingungen, unter denen sie bestimmt wurden (normalerweise Raumtemperatur und Atmosphärendruck unter Verwendung eines 2-Zoll-Rohrs mit Zündkerzenzündung).). Der Entflammbarkeitsbereich der meisten Materialien erweitert sich mit zunehmender Temperatur, Druck und Behälterdurchmesser. Alle Konzentrationen in Volumenprozent.,
| Gas | LEL | UEL |
| Acetone | 2.6 | 13 |
| Acetylene | 2.5 | 100 |
| Acrylonitrile | 3 | 17 |
| Allene | 1.5 | 11.5 |
| Ammonia | 15 | 28 |
| Benzene | 1.3 | 7.9 |
| 1.3 Butadiene | 2 | 12 |
| Butane | 1.8 | 8.4 |
| n Butanol | 1.,7 | 12 |
| 1 Butene | 1.6 | 10 |
| Cis 2 Butene | 1.7 | 9.7 |
| Trans 2 Butene | 1.7 | 9.7 |
| Butyl Acetate | 1.4 | 8 |
| Carbon Monoxide | 12.5 | 74 |
| Carbonyl Sulfide | 12 | 29 |
| Chlorotrifluoro ethylene | 8.4 | 38.7 |
| Cumene | 0.9 | 6.5 |
| Cyanogen | 6.6 | 32 |
| Cyclohexane | 1.,3 | 7.8 |
| Cyclopropane | 2.4 | 10.4 |
| Deuterium | 4.9 | 75 |
| Diborane | 0.8 | 88 |
| Dichlorosilane | 4.1 | 98.8 |
| Diethylbenzene | 0.8 | |
| 1.1 Difluoro 1 Chloroethane | 9 | 14.8 |
| 1.1 Difluoroethane | 5.1 | 17.1 |
| 1.1 Difluoro ethylene | 5.5 | 21.3 |
| Dimethylamine | 2.8 | 14.,4 |
| Dimethyl Ether | 3.4 | 27 |
| 2.2 Dimethyl propane | 1.4 | 7.5 |
| Ethane | 3 | 12.4 |
| Ethanol | 3.3 | 19 |
| Ethyl Acetate | 2.2 | 11 |
| Ethyl Benzene | 1 | 6.7 |
| Ethyl Chloride | 3.8 | 15.4 |
| Ethylene | 2.7 | 36 |
| Ethylene Oxide | 3.6 | 100 |
| Gasoline | 1.2 | 7.,1 |
| Heptane | 1.1 | 6.7 |
| Hexane | 1.2 | 7.4 |
| Hydrogen | 4 | 75 |
| Hydrogen Cyanide | 5.6 | 40 |
| Hydrogen Sulfide | 4 | 44 |
| Isobutane | 1.8 | 8.4 |
| Isobutylene | 1.8 | 9.6 |
| Isopropanol | 2.2 | |
| Methane | 5 | 17 |
| Methanol | 6.,7 | 36 |
| Methylac etylene | 1.7 | 11.7 |
| Methyl Bromide | 10 | 15 |
| 3 Methyl 1 Butene | 1.5 | 9.1 |
| Methyl Cellosolve | 2.5 | 20 |
| Methyl Chloride | 7 | 17.4 |
| Methyl Ethyl Ketone | 1.9 | 10 |
| Methyl Mercaptan | 3.9 | 21.8 |
| Methyl Vinyl Ether | 2.6 | 39 |
| Monoethy lamine | 3.,5 | 14 |
| Monomethy lamine | 4.9 | 20.7 |
| Nickel Carbonyl | 2 | |
| Pentane | 1.4 | 7.8 |
| Picoline | 1.4 | |
| Propane | 2.1 | 9.5 |
| Propylene | 2.4 | 11 |
| Propylene Oxide | 2.8 | 37 |
| Styrene | 1.,1 | |
| Tetrafluoro ethylene | 4 | 43 |
| Tetrahydrofuran | 2 | |
| Toluene | 1.2 | 7.1 |
| Trichloro ethylene | 12 | 40 |
| Trimethylamine | 2 | 12 |
| Turpentine | 0.7 | |
| Vinyl Acetate | 2.6 | |
| Vinyl Bromide | 9 | 14 |
| Vinyl Chloride | 4 | 22 |
| Vinyl Fluoride | 2.6 | 21.,7 |
| Xylol | 1.1 | 6.6 |
| Gas | LEL | UEL |
Prinzipien der Gaserkennung
Eine der vielen Anforderungen für die Eingabe von engen Räumen ist die Messung für brennbare Gase. Vor dem Eintritt in einen geschlossenen Raum muss der Gehalt an brennbaren Gasen unter 10% LEL liegen.
Der gebräuchlichste Sensor zur Messung von LEL ist der Wheatstone bridge / catalytic bead/pellistor Sensor („Wheatstone bridge“).,
LEL-Sensoren erklärt
Ein Wheatstone Bridge LEL-Sensor ist einfach ein winziger Elektroherd mit zwei Brennerelementen. Ein Element hat einen Katalysator (wie Platin) und man doesn“t. Beide Elemente werden auf eine Temperatur erhitzt, die normalerweise nicht Verbrennung unterstützen würde.
Das Element mit dem Katalysator „verbrennt“ jedoch Gas auf niedrigem Niveau und erwärmt sich relativ zum Element ohne Katalysator. Das heißere Element hat mehr Widerstand und die Wheatstone Bridge misst den Widerstandsunterschied zwischen den beiden Elementen, der mit LEL korreliert.,
Leider versagen Weizensteinbrückensensoren in einem unsicheren Zustand; Wenn sie ausfallen, zeigen sie sichere Mengen an brennbaren Gasen an. Ausfall und / oder Vergiftung des Wheatstone Bridge LEL Sensors können nur durch anspruchsvolle Wheatstone Bridge Sensoren mit Kalibriergas festgestellt werden.,
LEL-Sensoren Einschränkungen
Zwei Mechanismen beeinflussen die Leistung von Wheatstone bridge LEL-Sensoren und verringern deren Wirksamkeit, wenn sie auf alles außer Methan angewendet werden:
- Gase verbrennen mit unterschiedlichen Wärmeausgängen
Einige Gase verbrennen heiß und einige brennen relativ kühl. Diese unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften führen zu Schwierigkeiten bei der Verwendung von LEL-Sensoren. Zum Beispiel verbrennt 100% LEL-Methan (5% Methan nach Volumen) mit der doppelten Wärme von 100% LEL-Propan (2,0 Propan nach Volumen)., - Schwerere Kohlenwasserstoffdämpfe haben Schwierigkeiten, in LEL-Sensoren zu diffundieren und ihre Leistung zu reduzieren
Einige schwerere Kohlenwasserstoffdämpfe haben Schwierigkeiten, durch den Sintermetall-Flammenableiter auf LEL-Sensoren zu diffundieren. Dieser Flammenableiter ist notwendig, um zu verhindern, dass der Sensor selbst einen Brand auslöst, und verhindert nicht, dass Gase wie Methan, Propan und Ethan die Wheatstone Bridge erreichen. Kohlenwasserstoffe wie Benzin, Diesel, Lösungsmittel usw. diffundieren jedoch langsamer durch den Flammenableiter, so dass weniger Dampf die Weizensteinbrücke erreicht und der Sensor weniger Leistung abgibt.,
Warum nicht einen LEL Monitor verwenden?
Viele flüchtige organische Verbindungen (VOCs) sind brennbar und können von den LEL-oder Brenngassensoren in praktisch jedem Multigas-Monitor erkannt werden. LEL-Sensoren sind jedoch bei der Messung der Toxizität nicht besonders nützlich, da sie nicht über eine ausreichende Empfindlichkeit verfügen.
Was sind einige gemeinsame VOCs?,
VOCs sind die chemischen Verbindungen, die die Industrie am Laufen halten und umfassen:
- Brennstoffe
- Öle, °c, Wärmeübertragungsflüssigkeiten
- Lösungsmittel, Farben
- Kunststoffe, Harze und ihre Vorläufer
- und viele andere
VOCs finden sich in der gesamten Industrie, von den offensichtlichen Anwendungen in der petrochemischen Industrie bis hin zu nicht so offensichtlichen Anwendungen wie der Wurstherstellung.
Was ist mit PPM gemeint?
Parts per million (ppm) ist eine häufig verwendete Konzentrationseinheit für kleine Werte., Ein Teil pro Million ist ein Teil von solute pro eine Million Teile Lösungsmittel oder 10-6. Parts per Million und andere „Parts per“ – Notationen (z. B. Parts per Billion oder Parts per Billion) sind dimensionslose Mengen ohne Einheiten. Bevorzugte Methoden zur Expression von Teilen pro Million umfassen µV/V (Mikrovolumen pro Volumen), µL/L (Mikroliter pro Liter), mg/kg (Milligramm pro Kilogramm), µmol/mol (Mikromol pro Mol) und µm / m (Mikrometer pro Meter).,
Die „parts per“ – Notation wird verwendet, um verdünnte Lösungen in Chemie und Technik zu beschreiben, aber ihre Bedeutung ist mehrdeutig und nicht Teil des SI-Messsystems. Der Grund, warum das System nicht eindeutig ist, liegt darin, dass die Konzentration von der ursprünglichen Einheitsfraktion abhängt, die verwendet wird. Zum Beispiel unterscheidet sich der Vergleich eines Milliliters einer Probe mit einer Million Milliliter vom Vergleich eines Mols mit einer Million Mol oder eines Gramms mit einer Million Gramm.
Die University of Minnesota bietet einige andere Analogien, die Ihnen helfen können, die mit PPM verbundene Skala zu visualisieren.,
Ein ppm ist wie:
- ein Zoll in 16 km
- eine zweite in 11,5 Tagen
- eine minute im zwei Jahre
- ein Auto in Stoßstange-zu-Stoßstange-Verkehr von Cleveland nach San Francisco
Andere Visualisierung der Skala mit einbezogen PPB
Ein PPB ist wie:
- das hinzufügen einer Prise Salz zu einem 10-Tonnen-Tüte Kartoffelchips
- One ppb ist wie ein Blatt in einer Rolle Toilettenpapier erstreckt sich von New York nach London.,
LEL Sensoren Messen Explosivität, Nicht Toxizität
LEL sensoren messen prozent von LEL. Zum Beispiel hat Benzin eine LEL von 1,4%. Daher sind 100% LEL 14.000 ppm Benzin, 10% LEL 1.400 ppm Benzin und 1% LEL 140 ppm Benzin.
140 ppm Benzin ist die niedrigste Dampfmenge, die der LEL-Monitor „sehen“ kann.“Benzin hat eine TWA von 300 ppm und eine STEL von 500 ppm; dies macht LEL-Sensoren nicht gut geeignet für die Messung von Benzindämpfen, weil sie einfach nicht eine ausreichende Auflösung bieten.
LEL-Sensoren messen die Explosivität, nicht die Toxizität., Viele VOCs sind potenziell giftig in Konzentrationen, die deutlich unter ihren explosiven Werten und unter der Empfindlichkeit der LEL-Sensoren liegen.
Wie oben beschrieben:
Eine der vielen Anforderungen für das Betreten von geschlossenen Räumen ist die Messung von geschlossenen Räumen für brennbare Gase.
Vor dem Eintritt in einen geschlossenen Raum muss der Gehalt an brennbaren Gasen unter 10% LEL liegen.
Der gebräuchlichste Sensor zur Messung von LEL ist der Wheatstone bridge / catalytic bead/pellistor Sensor („Wheatstone bridge“).,
Während nützlich in eine vielzahl von anwendungen, in einige einstellungen Wheatstone brücke LEL sensoren entweder nicht haben genug empfindlichkeit zu einer bestimmten chemischen, oder chemikalien verwendet in die umwelt können machen die Wheatstone brücke sensor inoperable.
Unter diesen Umständen können PIDs (Photoionisationsdetektoren) ein alternatives, hochgenaues und giftfreies Mittel zur Messung von 10% LEL für den Eintritt auf engstem Raum bieten.
Was ist PID?,
Ein Fotoionisationsdetektor misst VOCs und andere giftige Gase in geringen Konzentrationen von ppb (parts per billion) bis 10.000 ppm (parts per million oder 1 Vol. -%).
Ein PID ist ein sehr empfindlicher Breitbandmonitor, wie ein “ Low-Level-LEL-Monitor. Ein Fotoionisationsdetektor misst VOCs und andere giftige Gase in geringen Konzentrationen von ppb (Parts per Billion) bis zu 10.000 ppm (Parts per Million oder 1 Vol. -%). Ein PID ist ein sehr empfindlicher Breitbandmonitor, wie ein “ Low-Level – LEL-Monitor.
Wie funktioniert eine PID?,
Ein Fotoionisationsdetektor (PID) verwendet eine ultraviolette (UV) Lichtquelle (Foto= Licht), um Chemikalien zu positiven und negativen Ionen (Ionisation) abzubauen, die mit einem Detektor leicht gezählt werden können. Ionisation tritt auf, wenn ein Molekül das hochenergetische UV-Licht absorbiert, das das Molekül anregt und zum vorübergehenden Verlust eines negativ geladenen Elektrons und zur Bildung positiv geladener Ionen führt.
Das Gas wird elektrisch geladen., Im Detektor erzeugen diese geladenen Teilchen einen Strom, der dann verstärkt und auf dem Messgerät als „ppm“ (parts per million) oder sogar in „ppb“ (parts per billion) angezeigt wird.
Die Ionen rekombinieren sich schnell nach den Elektroden im Detektor, um ihr ursprüngliches Molekül zu „reformieren“.
PIDs sind zerstörungsfrei; sie „verbrennen“ nicht oder verändern das Probengas dauerhaft, wodurch sie zur Probenentnahme verwendet werden können.
Was misst eine PID?
Die größte Gruppe von Verbindungen, die mit einer PID gemessen werden, sind die organischen Verbindungen: Verbindungen, die Kohlenstoff (C) – Atome enthalten.,s containing a benzene ring including benzene, toluene, ethyl benzene and xylene