혼합기체에 대하여 (a) 공기 중 폭발상한계 값과 (b) 메탄의 위험도를 구하시오. 상세 페이지

$a: U = \dfrac{28+45+27}{28/75 + 45/15 + 27/12.4} = 18.02 vol$

$b: H = \dfrac{15-5}{5} = 2$

해설

여러 가연성 가스가 섞인 혼합기체의 폭발상한계도 르 샤틀리에 법칙으로 구하며, 하한계 계산과 동일하게 각 성분의 부피비를 그 성분 단독 상한계로 나눈 값의 합으로 전체 부피비 합을 나눈다.

$U = \dfrac{V_1+V_2+V_3}{\dfrac{V_1}{U_1}+\dfrac{V_2}{U_2}+\dfrac{V_3}{U_3}}$

수소 28%(상한 75), 메탄 45%(상한 15), 에탄 27%(상한 12.4)를 대입하면 $U = \dfrac{28+45+27}{28/75+45/15+27/12.4}$가 되어 18.02vol%가 된다.

위험도(H)는 폭발범위가 하한계 대비 얼마나 넓은지를 나타내는 지표로 다음과 같이 정의된다.

$H = \dfrac{U-L}{L}$

메탄의 폭발범위(5.0~15)를 대입하면 $H = \dfrac{15-5}{5}$이므로 메탄의 위험도는 2이다. 위험도가 클수록 폭발범위가 넓어 그만큼 다양한 농도 조건에서 폭발이 일어날 수 있다는 의미이므로, 상한·하한 값 자체보다 그 폭이 안전관리의 실질적 기준이 된다.