颗粒空隙空间的几何形状，在不同程度上影响它的全部填充特性，而空隙又取决于填充类型、颗粒形状和粒度分布。确定这些填充特性的确有很大的实际意义。通常，填充程度的评价指标有堆积密度(松装密度和振实密度)、填充率、孔隙率等，这些参数之间存在内在联系。

一、填充度评价指标

1.容积密度

堆积密度是指在一定填充状态下，单位填充体积的粉末质量，即表观密度(kg/m3)。

松密度是指粉体在堆积过程中，仅在重力作用下(无任何外力)形成的颗粒自然堆积。此时，填料的表观密度称为松密度。

振实密度是指粉体堆积过程中外力(如振动力、压力等)引起的强制颗粒重排，将填料中的空气体排出。此时，填料的表观密度称为振实密度。

显然，振实密度大于松散密度，两者密度之差与施加的力有关。

2.填充率和孔隙率

填充率是指在一定的填充状态下，颗粒体积与粉体表观体积的比例。孔隙率是指粉末填充系统中空间隙的体积与粉末表观体积的比率。

二。球形粉末颗粒的填充和堆积

1.等直径球形颗粒的规则填充

如果以平面上的等径球排列为基本层，则有正方形排列层和单斜正方形排列层或六边形排列层，如图1所示。例如，如果把图中的四个黑球作为基本层的最小单位，把基本排列层数加起来，就可以得到如图2所示的六种排列形式。

表1等径球规整填料的结构特征

等径球形颗粒实际堆积时，由于颗粒间的碰撞、反弹、相互作用以及容器壁的影响，无法达到上述规则堆积结构。等直径球形颗粒的随机填充可分为以下四种类型。

(1)随机紧密包装。将球倒入容器中，当容器震动或剧烈晃动时，即可得到这种填充型。平均空缺口比0.359~0.375。

(2)随意倾倒和填充。相当于常见的出粉、散袋料的工业操作，平均间隙率空为0.375~0.391。

(3)随机稀疏填充。将一堆散球放入容器中，或者用手随机填充，平均空隙率空为0.4~0.41。

(4)随机极稀疏填充。在最低流化时，流化床的平均空间隙比为0.46~0.47。

3.不同粒径球形颗粒的填充和堆积。

在规则填充的基础上。理论上，相同大小的球之间的空间隙可以由更小的球填充，从而产生更高密度的聚集体。

在六边形最密堆积中，当所有剩余的空间隙最后都被相当小的等尺寸球填满时，以最小空间隙比为0.039作为排列标志的排列称为霍斯菲尔德最密堆积。

表2霍斯菲尔德的最紧密堆积特性

三、实际粉末颗粒的堆积特征及影响因素

在粉体加工过程中，形成的颗粒一般不是球形，而是有棱角的，颗粒大小不一致，不能形成规则堆积或完全随机堆积。因此，了解实际粒子的积累特性是非常有意义的。通常，影响粉末颗粒积聚的因素如下:

1.墙壁效应

当粒子填充一个容器时，会出现所谓的壁效应，因为在固体表面附近随机填充会出现局部有序，使得固体表面旁边的粒子往往会形成一层表面形状相同的物质。这个所谓的基本层是正方形和三角形单元的混合。随机性随着离基础层的距离增加而增加，也随着特殊层的最终消失而增加。

2.颗粒形状

粉末的总堆积度有以下规律:只有重力作用时，容器内实际颗粒的表观密度会随着容器直径的减小和颗粒层高度的增加而减小；颗粒实际形成的填料孔隙率与颗粒的球形度密切相关，颗粒球形度降低，孔隙率增加，如图4所示。松散堆积时，角状颗粒形成的填料孔隙率较大，如果颗粒形状更接近球形，其孔隙率降低。

3.粒度

如图5所示，对于颗粒群来说，颗粒尺寸越小，由于颗粒之间的团聚，会导致空空隙率越大，这与理想状态下颗粒尺寸与空空隙率无关的说法相矛盾。当粒径超过一定值时，粒径对颗粒堆积率的影响不再存在，这个值就是临界值。这是因为颗粒接触处的内聚力与颗粒大小关系不大。相反，与粒子质量有关的力随着粒子大小与三次方的比值而急剧增加。

当颗粒较粗时，提高填充率会导致粉末的松密度降低，但对于面粉等具有粘结力的细粉，降低进料率可以提高松密度。

4.粉末的水分含量

实际粒子的表面性质与理想粒子不同，实际粒子(尤其是小粒子)具有一定的吸湿性，但也携带表面电荷。所以对于实际的颗粒来说，颗粒越小，在堆积过程中颗粒之间的内聚力就会越强，孔隙率就会变大。这一现象与理想状态下颗粒大小与孔隙率无关的说法相矛盾，因此湿粉的表观体积会随着含水量的增加而变大。

此外，湿料在颗粒表面吸水，导致颗粒间形成液桥毛细力，导致颗粒间粘附力增加，形成聚集体。由于骨料的尺寸大于一次颗粒，骨料内部保持松散结构，整个材料的堆积率降低。