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2024-11-13T08:16:07Z

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Gemische aus brennbaren Gasen, Dämpfen oder Stäuben mit [[Luft]] und damit dem in ihr enthaltenen [[Sauerstoff]] sind bei bestimmten, stofftypischen [[Gemisch|Mischungsverhältnissen]] explosionsfähig. Diese Mischungsverhältnisse bestimmen den Explosionsbereich, der durch seine zwei '''Explosionsgrenzen''', der oberen und der unteren Explosionsgrenze (OEG bzw. UEG), beschrieben wird:

[[Datei:Explosionsgrenzen.svg|600px|zentriert]]

Explosionsgrenzen sind Grenzen des sogenannten „Explosionsbereiches“.
Die untere Explosionsgrenze (UEG) bzw. die obere Explosionsgrenze (OEG) sind der untere bzw. obere Grenzwert der Konzentration (Stoffmengenanteil) eines brennbaren Stoffes in einem Gemisch von Gasen, Dämpfen, Nebeln und/oder Stäuben, in dem sich nach dem Zünden eine von der Zündquelle unabhängige Flamme gerade nicht mehr selbstständig fortpflanzen kann.

Man bezeichnet den Bereich unterhalb der unteren einschließlich der Explosionsgrenze selbst, in dem die Konzentration des brennbaren Stoffes zu gering ist, auch als '''''zu mageres Gemisch'''''. Der Bereich oberhalb und inklusive der oberen Explosionsgrenze wird als '''''zu fettes Gemisch''''' bezeichnet. Hier ist die Konzentration des brennbaren Stoffes zu hoch, um explosionsartig zu reagieren. Ein fettes Gemisch kann durch Luftzufuhr weiter verdünnt werden und so unter die OEG gelangen und damit [[explosion]]sfähig werden. Ein mageres Gemisch kann durch Zufuhr von Brennstoff, etwa durch Verdunsten oder Brenngaszufuhr, auffetten und damit explosionsgefährliche Stoffkonzentration erreichen. Die Explosionsgrenzen ändern sich ebenfalls bei Druck- und/oder Temperaturänderungen. Ebenso hat auch die Luftfeuchtigkeit einen nicht unerheblichen Einfluss.

Die Explosionsgrenzen werden auch als '''Zündgrenzen''' bezeichnet,<ref name="RotesHeft1">{{Literatur |Autor=Roy Bergdoll, Sebastian Breitenbach |Titel=Verbrennen und Löschen |Reihe=Die Roten Hefte |BandReihe=Heft 1 |Auflage=18 |Verlag=Kohlhammer |Ort=Stuttgart |Datum=2019 |Seiten= |ISBN=978-3-17-026968-2}}</ref> sie sind u. a. temperatur- und druckabhängig.<ref name="PTB1">{{Internetquelle |url=https://www.ptb.de/cms/ptb/fachabteilungen/abt3/fb-37/ag-371.html |titel=Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben ''Abhängigkeit sicherheitstechnischer Kenngrößen vom Druck unterhalb des atmosphärischen Druckes.'' |hrsg=[[Physikalisch-Technische Bundesanstalt]] (PTB), Braunschweig |werk=D. Pawel, E. Brandes |datum=1998 |abruf=2020-02-29 }}</ref><ref name="PTB2" /> Bei Stäuben hat zusätzlich auch die Teilchengröße und die Teilchengrößenverteilung des Feststoffs einen Einfluss auf die Explosionsgrenzen.<ref name="PTB2">E. Brandes, M. Thedens: {{Webarchiv|url=http://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_3/3.4_grundlagen_des_explosionsschutzes/3.41/nichtatm.pdf |wayback=20160304081105 |text=''Kenngrößen des Explosionsschutzes bei nichtatmosphärischen Bedingungen.''}} (PDF; 432 kB). Physikalisch-Technische Bundesanstalt, 2003.</ref>

Die Explosionsgrenzen sind keine physikalischen Konstanten, sondern sogenannte „[[sicherheitstechnische Kenngrößen]]“, die im Gegensatz zu den physikalischen Konstanten sehr stark von ihrer Bestimmungsmethode abhängig sind.

Es ist folglich im Rahmen einer [[Risikobeurteilung|Risiko- oder Gefährdungsbeurteilung]] darauf zu achten, dass bei deren praktischer Anwendung im Einzelfall ggf. zu verifizieren ist, ob in der real vorliegenden Anwendung tatsächlich auch die in der Literatur dargelegten Angaben zu den Explosionsgrenzen sicherheitstechnisch Anwendung finden können.

Wenn die Konzentration des brennbaren Stoffes in der Luft oberhalb der unteren Explosionsgrenze und unterhalb der oberen Explosionsgrenze liegt, wird das Gemisch unter atmosphärischen Bedingungen als [[explosionsfähige Atmosphäre]] bezeichnet. Unter anderen als atmosphärischen Bedingungen oder anderen Oxidationspartnern als Luftsauerstoff, wird allgemein vom explosionsfähigen Gemisch gesprochen. Im Allgemeinen wird unter atmosphärischen Bedingungen ein Umgebungstemperaturbereich zwischen −20 °C und 60 °C sowie ein Druckbereich zwischen 0,8 bar und 1,1 bar verstanden. [ATEX-Leitlinien, Richtlinie 94/9/EG] [Leitfaden für explosionsfähige Atmosphären].

Die [[Konzentration (Chemie)|Konzentration]] des brennbaren Gases oder Dampfes (''Brennstoff zu Luft'') wird in [[Volumenprozent|Vol.-%]] oder [[Stoffmengenanteil|Mol-%]] angegeben. Im Gegensatz dazu wird bei der [[Zündgrenze]] die [[Luftzahl]] [[Verbrennungsluftverhältnis|Lambda]] mit der Angabe des [[Gewichtsanteil]]s (''Luft zu Brennstoff'') verwendet. Für ideale Gase gilt die folgende Beziehung: 1 Vol.-% = 1 Mol-% = 10.000 [[Parts per million|ppm]]. Das ''stöchiometrische'' Volumenverhältnis und ''Lambda=1'' bedeutet ungefähr höchste Explosionsgefahr und beste Zündfähigkeit.

In nachfolgender Tabelle sind für einige Gase bei Mischung mit Luft die untere und obere Explosionsgrenze angegeben.<ref name="engineeringtoolbox">[https://www.engineeringtoolbox.com/explosive-concentration-limits-d_423.html Gases – Explosive and Flammability Concentration Limits], (englisch).</ref> Weitere [[Physikalische Größe|Zahlenwerte]] finden sich in Tabellenwerken<ref name="Brandes">E. Brandes, W. Möller: ''Sicherheitstechnische Kenngrößen.'' Band 1: ''Brennbare Flüssigkeiten und Gase.'' Wirtschaftsverlag NW – Verlag für neue Wissenschaft, Bremerhaven 2003.</ref>, der Datenbank [[Chemsafe]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.chemsafe.ptb.de/ |titel=Chemsafe |abruf=2020-03-12 |sprache=en}}</ref> und für manche Substanzen in den [[Sicherheitsdatenblatt|Sicherheitsdatenblättern]].

{| class="wikitable sortable float-left"
!Brennbare Gase
!UEG (mager) in Vol.-%
![[Stöchiometrie|stöchiometrisch]] in Vol.-%
!OEG (fett) in Vol.-%
|-
|[[Kohlenstoffmonoxid]]
|10,9
|30
|76
|-
|[[Methan]]
|4,4
|9,5
|16,5
|-
|[[Wasserstoff]]
|4
|30
|77
|-
|[[Ethin]] (Acetylen)
|2,5
|7,7
|80
|-
|[[Propan]]<ref>{{Internetquelle |url=https://sync.einsatzleiterwiki.de/lib/exe/fetch.php?media=cbrn:geraete:information_neue_untere_explosionsgrenzwerte.pdf |titel=Neue untere Explosionsgrenzwerte (UEG) für brennbare Gase und Dämpfe in Luft |hrsg=Landesfeuerwehrschule Baden-Württemberg |datum=2007-09-07 |abruf=2024-09-11 |format=PDF}}</ref>
|1,7
|4,0
|10,8
|-
|[[Monosilan]]
|1,5
|?
|98
|}

{| class="wikitable sortable float-right"
!Brennbare Dämpfe<ref name="engineeringtoolbox"></ref>
!UEG (mager) in Vol.-%
![[Stöchiometrie|stöchiometrisch]] in Vol.-%
!OEG (fett) in Vol.-%
|-
|[[Nitromethan]]
|7,3
|?
|22,2
|-
|[[Methanol]]
|6,7
|?
|36
|-
|[[Ethanol]] (Äthanol)
|3,4
|6,5
|19
|-
|[[Motorenbenzin|Benzin]]
|1,4
|?
|7,6
|-
|[[Kerosin]]
|0,7
|?
|5,0
|-
|[[Dieselkraftstoff|Diesel]]
|0,6
|?
|7,5
|-
|}
{{Absatz}}

== Siehe auch ==

* [[Explosionspunkt]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Chemische Größe]]
[[Kategorie:Explosionsschutz]]

Explosionsgrenze - Versionsgeschichte

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