Podczas zwiększania się stężenia utleniacza w mieszaninie z paliwem następuje
A. wzrost wartości GGW i utrzymanie się wartości DGW na zbliżonym poziomie.
B. utrzymanie się wartości GGW na zbliżonym poziomie i spadek wartości DGW.
C. wzrost wartości GGW i wzrost wartości DGW.
D. wzrost wartości GGW i spadek wartości DGW.
Pytanie z egzaminu CKE, czerwiec 2018 (arkusz Z.22-X-18.05).
W tej sytuacji poprawne jest stwierdzenie, że przy zwiększaniu stężenia utleniacza, najczęściej tlenu O₂, rośnie GGW, a DGW pozostaje na zbliżonym poziomie. DGW, czyli dolna granica wybuchowości, określa najmniejsze stężenie paliwa w mieszaninie, przy którym płomień może się jeszcze samodzielnie rozprzestrzeniać. Przy mieszaninach ubogich w paliwo ograniczeniem jest głównie ilość energii cieplnej wydzielanej przez paliwo, więc samo zwiększenie ilości utleniacza nie przesuwa tej wartości jakoś dramatycznie. Może być lekka zmiana, ale w praktyce przyjmuje się, że DGW zostaje podobna. Inaczej jest z GGW, czyli górną granicą wybuchowości. Gdy tlenu jest więcej, nawet mieszanina bogatsza w paliwo może się palić lub wybuchać, bo nie brakuje już tak szybko utleniacza. Dlatego zakres wybuchowości się poszerza w stronę większych stężeń paliwa. Z praktycznego punktu widzenia to bardzo ważne przy instalacjach gazowych, zbiornikach, aparaturze procesowej, spawaniu tlenowym czy pracy w atmosferach wzbogaconych w tlen. Z mojego doświadczenia najłatwiej zapamiętać to tak: więcej O₂ nie robi instalacji bezpieczniejszej, tylko zwykle bardziej niebezpieczną, bo mieszanina może być palna w szerszym zakresie. W dobrych praktykach ATEX, przy klasyfikacji stref według PN-EN 60079-10-1 oraz przy badaniach granic wybuchowości zgodnych m.in. z PN-EN 1839, zakłada się ostrożne podejście: kontrola atmosfery, skuteczna wentylacja, unikanie wzbogacenia tlenem, właściwe czujniki gazu i procedury inertyzacji azotem N₂ tam, gdzie to potrzebne.
Niepoprawne odpowiedzi zwykle wynikają z mylenia roli paliwa i utleniacza w mieszaninie wybuchowej. Często ktoś zakłada, że skoro tlenu jest więcej, to cała charakterystyka wybuchowości musi przesunąć się w dół, czyli DGW wyraźnie spadnie. To brzmi logicznie na pierwszy rzut oka, ale technicznie nie jest takie proste. Dolna granica wybuchowości dotyczy mieszaniny bardzo ubogiej w paliwo. Tam problemem nie jest przede wszystkim brak tlenu, tylko zbyt mała ilość paliwa, aby po zapłonie wydzielić wystarczająco dużo ciepła i utrzymać propagację płomienia. Dlatego zwiększenie stężenia O₂ nie powoduje zazwyczaj dużego obniżenia DGW; wartość zostaje podobna, choć w niektórych danych laboratoryjnych mogą być drobne różnice. Błędem jest też przekonanie, że wraz ze wzrostem tlenu musi rosnąć zarówno GGW, jak i DGW. Gdyby DGW rosła, oznaczałoby to, że potrzeba więcej paliwa do zapłonu mieszaniny ubogiej, a to nie pasuje do fizyki procesu spalania. Więcej utleniacza raczej ułatwia spalanie, a nie wymusza większe minimalne stężenie paliwa. Z kolei założenie, że GGW pozostaje prawie stała, pomija najważniejszy efekt wzbogacenia w utleniacz. Przy mieszaninach bogatych w paliwo ograniczeniem jest niedobór utleniacza. Jeśli dostarczymy więcej O₂, mieszanina może zawierać więcej paliwa i nadal być zdolna do spalania wybuchowego. Właśnie dlatego GGW przesuwa się w górę. W praktyce przemysłowej ma to spore znaczenie: atmosfera wzbogacona tlenem zwiększa szybkość spalania, obniża minimalną energię zapłonu i poszerza zakres zagrożenia. Normy i podejście ATEX uczą, żeby nie traktować tlenu jak obojętnego składnika. To nie jest tylko powietrze z bonusem, tylko czynnik, który potrafi mocno pogorszyć warunki bezpieczeństwa.