Packningsgraden

Packningsgraden, ofta kallad packing density, är ett mått på hur tätt ett volymutrymme fylls av fasta partiklar. Den definieras som förhållandet mellan volymen som upptas av solidpartiklar Vs och den totala volymen Vt som området eller behållaren rymmer: φ = Vs / Vt. Den närstående storleken porositet ε beskriver hur stor del av volymen som består av hålrum: ε = 1 − φ. Packningsgraden används inom flera områden, bland annat kemisk teknik, jordvetenskap och materialvetenskap.

Packningsgraden varierar beroende på partikelstorlek, form och hur fördelningen av partiklarna ser ut samt hur packningen har komprimerats. Vid slumpmässig förpackning av sfärer ligger φ ofta i intervallet ungefär 0,5–0,64; random close packing når ungefär φ ≈ 0,64, medan ordnade förpackningar (till exempel kubisk tätpackning) kan uppnå cirka φ ≈ 0,74. Som konsekvens är ε ungefär 0,26–0,50 i dessa fall, beroende på strukturen.

Användningar återfinns i packed beds i kemisk teknik, där packningsgraden påverkar massöverföring, trycktap och effektivitet i kolonn- och reaktorapplikationer samt i filtrationsmedia. Inom geoteknik och jordvetenskap relateras packningsgraden till jordens densitet och struktur och påverkar vattenretention, hållfasthet och jordens kompressionsegenskaper. Begreppet används också inom materialvetenskap och granulär kemi för att beskriva hur kompakta blanda material är i en given volym.

Mätning och beräkning kan göras genom att jämföra bulkdensiteten ρb = m/Vt med den sanna partikeldensiteten ρs (till exempel erhållen med pycnometri): φ ≈ ρb / ρs. Alternativt kan φ beräknas direkt från volymer och massor av de fasta delarna.