В експлуатаційній практиці щільність насипних і навалочних вантажів характеризується величинами «питома вага», «об'ємна вага» і «насипна вага», які відповідно c ГОСТ 9867-61 не повинні вживатися.
Насипні і навалочні вантажі представляють собою масу частинок різної величини і форми. Між такими частинками є вільний простір або «свердловини». Усередині самої частки вантажу також є вільні простору - часу і капіляри. Отже, обсяг насипного вантажу в природному стані залежить від величини цих вільних просторів, і можна розрізнити кілька визначень щільності насипного або навалочних вантажу.
Щільність частинок вантажу, або об'ємна маса (часто звана питомою вагою), являє собою відношення маси q частки вантажу до її об'єму V0:
Назвемо пористістю відношення об'єму пор і капілярів до обсягу частки вантажу:
Тоді об'ємна маса може бути визначена за відомою щільності речовини (зазвичай постійна величина) і значенням пористості:
Пористість визначає, яку кількість вологи може увібрати вантаж, якщо його змочувати, і є одним з факторів, що сприяють злежуваності і смерзаемості навалювальних вантажів.
Скважістостью називається відношення обсягу вільних просторів між частинками вантажу до обсягу вантажу:
Скважістость певною мірою характеризує повітропроникність вантажу і є складовою величиною при визначенні коефіцієнта проникності вантажу. Ще більший вплив скважистость надає на насипну щільність вантажу.
Насипною масою вантажу (або щільністю вантажу) називається маса насипного або навалочних вантажів на одиниці його обсягу:
Щільність насипного або навалочних вантажу залежить від щільності речовини, пористості і Скважістость, що видно з наступних рівнянь:
Скважістость і, отже, щільність вантажу залежать від форми, розмірів і взаємного розташування частинок. Для порівняльної оцінки і виконання різних розрахунків визначають так звану стандартну щільність вантажу шляхом визначення маси вантажу в мірній посудині з внутрішніми розмірами 1000x1000x1000 мм. Вантаж засипають в ящик обережно. Гірку над ящиком знімають рейкою. Утрамбовувати і струшувати вантаж в ящику можна. Досвід повторюють не менше трьох разів і виводять середнє. Для вантажів з малими розмірами частинок (54-50 мм) можна використовувати алюмінієві циліндричні баки та інші посудини ємністю 50-100 л. Лінійний розмір ящика завжди повинен бути більше розміру частки вантажу не менше ніж в 10 разів. Щільність розраховується за формулою
Стандартна щільність зернових вантажів (натурний вага) визначається за допомогою спеціального вагового пристрою - Пурки (СЛАЙД). Найбільшого поширення мають Пурки літрові і двадцятилітрові (в морських портах). У Пурки можна визначити стандартну щільність пилоподібних і порошкоподібних вантажів з розмірами частинок до 5-6 мм.
Щільність насипного і навалочних вантажу залежить від його властивостей, вологості, способу формування штабеля, термінів і умов зберігання та перевезення вантажу. Зміна вологості призводить до зміни щільності вантажу.
Для тих, що набухають капілярно-пористих тіл зміна насипної маси від зміни вологості характеризується наступною залежністю:
де w - вологість вантажу на суху масу,%;
н, до - індекси, що відносяться до початкового і кінцевого станів.
Відношення фактичної насипної маси dФ до стандартної dCT характеризується коефіцієнтом ущільнення
Коефіцієнт ущільнення насипного вантажу v можна визначити за формулою
де v0 - коефіцієнт початкового ущільнення;
б - коефіцієнт ущільнення від статичного навантаження;
# 961; - навантаження на шар, т / м 2;
# 951; - коефіцієнт ущільнення від вібрації.
За даними ряду дослідників щільність засипки зерна в силоси «косою струменем» на 4% вище стандартної, «дощем» - на 10%. Завантаження трюмів зерном зазвичай проводиться пневматичними перевантажувачами «косою струменем», тому можна приймати для суднових умов коефіцієнт ущільнення зерна v - 1,04. Характер зміни щільності насипного вантажу на прикладі цукру-сирцю.
Як вказує проф. Н. Е. Пестов, щільність удобрювачів речовин на глибині штабеля 10-12 м вище, ніж біля поверхні, на 4-33%.
Середня щільність вантажу в штабелі, що має форму обеліска, визначається за формулою
де dF. df - щільність у підошви і у поверхні штабеля відповідно;
F, f - площа нижнього і верхнього підстав штабеля.
Коефіцієнтом проникності вантажу називається відношення обсягу води, яка може проникнути в вантаж при затопленні відсіку, до обсягу самого вантажу. У першому наближенні коефіцієнт проникності може бути визначений за формулою
Питомим об'ємом навалочних і насипного вантажу і називається обсяг 1 т вантажу в природному стані. Питома обсяг навалочних і насипного вантажу дорівнює зворотній величині насипної маси вантажу. Питома обсяг кам'яного вугілля коливається в межах 0,8-1,1 м 3 / т. Руди та інші корисні копалини мають дуже малий питомий об'єм, в межах 0,2-1,2 м 3 / т. Зернові вантажі в залежності від питомої обсягу поділяються на «важкі» - пшениця, жито, ячмінь, рис, горох, кукурудза в зерні (1,13-М, 54 м 3 / т) і «легкі» - овес, соняшник, арахіс, конопляне і льняне сім'я (1,5-ГЗ, 7 м 3 / т).