CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE SILO 1. Giới thiệu Silo là một thiết bị bảo quản kín thường được sử dụng để dự trữ lương thực ở quy mô lớn từ vài trăm đến vài ngàn tấn. Silo đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp, có thể dùng để lưu trữ nhiều loại vật liệu khác nhau trong lĩnh vực sản xuất nông nghiệp như lúa, gạo, các loại hạt khác. Trong lĩnh vực công nghiệp, silo còn được sử dung dé tôn trữ xi mang, than và một sô loại nguyên vật liệu khác.
Silo đã được phát triển từ thế ký 19, từ đó đến nay đã có rất nhiều nghiên cứu về khả năng ứng dụng cũng như các đặc tính, kết cau của silo. Tuy nhiên, thực tế chỉ ra rằng trong quá trình hoạt động của silo, có nhiều van dé cần được quan tâm nghiên cứu như hình dạng silo bị biến dạng, khả năng thông thoáng không tốt dẫn đến đóng thành - nghẹt silo.Tình hình nghiên cứu về silo trên thế giới 1. Nghiên cứu cua Wong Hong Wu Năm 1990, Wong Hong Wu (trường dai hoc Wollongong) đã nghiên cứu - phân tích tinh va động của dòng chảy các loại vật liệu trong silo, mô hình hóa qua trình nhập và tháo liệu ra khỏi silo [22]. Nghiên cứu đã nhắn mạnh sự phát triển của những phương pháp số nhằm dự đoán ứng suất bên trong silo do vật liệu chứa tạo ra và do tác động của điều kiện môi trường.
Kết quả của nghiên cứu đã đưa ra phương pháp dự đoán ứng suất do vật liệu chứa và do vật liệu chế tạo silo sinh ra, phân bố ứng suất ở thành silo. Hình 1 đã mô tả dòng chảy liệu trong silo trong nghiên cứu của Wong Hong Wu. Nguyễn Văn Cuong Trang | HVTH: Nguyễn Hoài Tân Luận văn thạc sĩ: ‘oe Plug few zone bh Seale: Plug flow zone mR a ok his Velocity 0 —+ 0. t 4 !J Velocity 0 +—-4 05% is N cà ! ( | ‡ b 4 Pipe feed zone Pipe feed zone Pk iybd WY Pipe Dead zone Y Hình 1.1 Phân tích dòng chảy trong silo 1.
Nghiên cứu cua Hongyu Li Nam 1994, Hongyu Li (Department of Civil Engineering & Building Science The University of Edinburgh Edinburgh, Scotland, UK) đã Phân tích cau trúc của silo thép bằng phương pháp rời rac [6]. Kết quả nghiên cứu giúp nâng cao sự hiểu biết về sự biến dạng va sự đồ sụp của silo trong quá trình tồn trữ nhằm hỗ trợ tốt hon cho việc thiết kế và xây dựng silo. Hình 2 mô ta cau trúc silo của Hongyu Li. Nguyễn Văn Cuong Trang 2 HVTH: Nguyễn Hoài Tân Luận văn thạc sĩ: 1.
Nghiên cứu của M. Kaminski Năm 2001, Kaminski và cộng sự (Institute of Building Engineering, Wroclaw University of Technology, Poland) đã nghiên cứu phan tích phi tuyến tính cua silo bê tông [13]. Kết quả nghiên cứu đã phân tích ứng suất tac dung theo phương tiếp tuyến và pháp tuyến lên thành và đáy silo băng phương pháp rời rạc. Hình 3 mô tả câu trúc của silo băng phương pháp rời rạc.
se mk*as4x+c@hevyw ~Nel OSeTre ueatr levtX4) Hình 1.3 Phân tích kết cau silo bằng phương pháp rời rac 1.4 Nghiên cứu của R. Jenkyn đã nghiên cứu — phân tích những lỗi trong quá trình thiết kế và sử dung silo [18]. Kết qua của nghiên cứu đã phân tích một số lỗi như: người thiết kế không thiết lập được đặc tính dòng chảy của vật liệu, ứng suất tác động lên silo do vật liệu chứa và điều kiện môi trường sinh ra, không hiểu rõ đặc tính của nguyên vật liệu chứa; chúng có ảnh hưởng lớn đến việc thiết kế và sử dụng silo. Hình 4 mô tả nguyên nhân lệch tâm của silo do phân bố ứng suất không đồng déu.
Nguyễn Văn Cuong Trang 3 HVTH: Nguyễn Hoài Tân Luận văn thạc sĩ: Hình 1.4 Ung suất phan bố không đều là nguyên nhân lệch tâm 1. Nghién cứu cua Jesper Knijnenburg Năm 2008, Trong dé tài thạc sĩ Jesper Knijnenburg đã nghiên cứu anh hưởng của rung động đến dòng chảy của hạt [9]. Kết quả của nghiên cứu đã đưa ra những phân tích và mô phỏng ảnh hưởng của rung động đến dòng chảy của vật liệu chứa đá vôi CaCO3. Hình 5 mô tả dòng chảy liệu theo mô hình khối lượng và mô hình dạng phêu.
Mass Flow Core Flow | first in, Se S| .first in, ` | | til | | 3 first out ) last our | first out) | \\ / \Ị Ñ., // \ — \\ | / \ / \ All material is in motion eet cut Hình 1.5 Mô hình dong chảy liệu Trai: Mô hình khôi lượng; Phải: Mo hình dang phều. Nguyễn Văn Cuong Trang 4 HVTH: Nguyễn Hoài Tân Luận văn thạc sĩ: 1. Nghiên cứu cua Richard G. Johanneck Nam 1986, Richard G.
Johanneck đã nghiên cứu về các dạng họng xả liệu của Hinh 1.6 Dang hong xa liéu. Tinh hình nghiên cứu về silo trong nước Năm 2004. nhóm nghiên cứu Trường ĐH Bách khoa TPHCM đã chế tạo thành công hệ thống silo bảo quản các loại hạt nông sản xuất khâu quy mô 250 tan. [29] Đây là hệ thống silo dau tiên được sản xuất hoan toàn trong nước.
Hệ thống silo này được lắp đặt và hoạt động ôn định dé bảo quản lúa gạo tại chợ trung tâm nông sản Hựu Thạnh Đông - Long An. Sau đó, năm 2010 nhóm nghiên cứu của trường Đại học Bách Khoa, ĐHỌG- HCM gồm Nguyễn Tường Long và cộng sự đã xây dựng chương trình tính toán Silo APDL và VISUAL BASIC [15]. Kết qua nghiên cứu này đã giúp quy trình thiết kế các silo chứa lúa, gạo hiệu quả hơn. Nhóm tác giả đã kết hợp khả năng tính toán kết cầu băng phương pháp phan tử hữu hạn của ANSYS thông qua ngôn ngữ APDL, khả năng thiết kế giao diện của VISUAL BASIC để xây dựng một chương trình tính toán, kiêm tra bên nhăm hướng đên việc tôi ưu các bản thiết kê silo.
Ket GVHD: TS. Nguyễn Văn Cuong Trang 5 HVTH: Nguyễn Hoài Tân Luận văn thạc sĩ: quả nghiên cứu nảy đã được Công Ty Cổ Phần Cơ Khí Chế Tạo Máy Long An (LAMICO) phát triển và hiện thực hóa bằng phần mém tính toán silo CCMSilo. THIET KE SILO THEO EUROCODE 1 l 1: Mat phang tương đương A The À ` 3: Vi trí chuyên tiép giữa vách thân và day # | : ho <6+— t: Bê dày vách. hy: Chiêu cao day.: Chiêu cao thân.
he m= K— h,: Chiêu cao tông.: Đường kính đường tròn nội tiệp tiết điện ' 1s ngang cua silo. 0„: Góc ma sát nghi của vật liệu.7 Các đặc trưng tiêu biểu của silo 1. Tình hình ứng dụng silo trên thê giới Hiện nay silo đã được ứng dụng rộng rãi trong lưu trữ và bảo quản nhiều loại vật liệu khác nhau trong lĩnh vực sản xuất nông nghiệp như lúa, gạo, các loại hạt khác. Trong lĩnh vực công nghiệp như xi mang, than và một số loại nguyên vật liệu khác.
*_ Hệ thống silo chứa lúa ở Trung Quốc (hình 8) Hình 1.8 Hệ thống silo chứa lúa 500 tan/silo ở Trung Quốc GVHD: TS. Nguyễn Văn Cuong Trang 6 HVTH: Nguyễn Hoài Tân Luận văn thạc sĩ: *_ Hệ thống silo chứa bột mì 2 x 1.000 tan ở Đan Mạch (hình 9) Hình 1.9 Hệ thống silo chứa bột mi ở Dan Mach 2 x 1.000 tan VY Hệ thống silo chứa 8 x 2.000 tan ở Poland (hình 10) o P Square Technologies Company: Công ty chuyên sản xuất các hệ thống silo lớn trên thế giới, dung tích có thé đạt 20. o Shandong Yingchun Steel Silo Manufacturing Co.: Chuyên sản xuất silo thép với dung tích chứa từ 5 — 15.000 tan, va giá từ 1. Nguyễn Văn Cuong Trang 7 HVTH: Nguyễn Hoài Tân Luận văn thạc sĩ: o NELSON Co.: Chuyên sản xuất silo loại nhỏ va trung [28].
Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm 70 và 80 của thế ký 20, một vài doanh nghiệp lương thực của nước ta đã lắp đặt những hệ thống silo thép công nghệ của Pháp, Nhat,. dé bảo quản lúa gạo ở đồng băng sông Cửu Long. Trong đó có thé kế đến cum silo ở Cao Lãnh (48.000 tan), cum silo Tra Nóc (10.000 tan), cụm silo của Sai Gòn — Satake (12. Tuy nhiên hau hết các cum silo này hiện nay không được sử dung đúng công năng của nó, hoặc đê trông do các nguyên nhân: Y Silo đã được trang bị thiếu đồng bộ, thiếu các thiết bị lẫy mẫu kiểm tra chất lượng trong quá trình tồn trữ, bảo quản.
Y Một số thiết bị làm việc trong silo đã được thiết kế bat hợp lý hoặc công suât làm việc không đạt yêu câu. * Hệ thống kênh dẫn thông gió bên trong silo không được thiết kế hoặc không hợp lý làm cho lớp lúa dưới đáy silo không được thông thoáng gây âm mốc. VY Hệ thống thông thoáng trong silo khi được thiết kế chưa tính hết các điều kiện khí hậu nóng và am rất đặc thù của Việt Nam. Đây là nhược điểm kỹ thuật lớn của một vài hệ thống silo ở đồng băng sông Cửu Long.
Nó làm cho lúa không thé bảo quản dai ngày va làm giảm chất lượng lúa được bảo quản, đặc biệt vào mùa mưa. Y Bộ phận tháo liệu phía dưới đáy thiết kế bất hợp lý nên không thé tháo hết lúa dưới đáy (còn khoảng 1/5 — 1/6 tong dung tích silo) và không làm sạch được đáy silo gây tốn nhiều công lao động trong việc làm sạch. Bên cạnh những nguyên nhân trên còn có những nguyên nhân khác như trình độ quản lý và kỹ thuật trong việc vận hành các hệ thống silo còn yếu kém, sự tác động của yếu tổ va cơ chế thị trường trong lĩnh vực kinh doanh lúa gạo. Nguyễn Văn Cuong Trang 8 HVTH: Nguyễn Hoài Tân Luận văn thạc sĩ: Hình 1.11 Silo chứa lúa ở Trà Nóc Trong lĩnh vực cám gạo, hiện nay đa số các doanh nghiệp sản xuất trích ly dầu cám nói riêng và các doanh nghiệp sản xuất lúa gạo nói chung đều tổn trữ - bảo quản trong bao chứa 50 kg chất thành cây trong kho.
Chúng rất dé bị 4m mốc, côn trùng phá hoại, giảm chất lượng va ton thất nếu không được thông thoáng và bao quản tốt. Theo kết quả điều tra của FAO, hàng năm trên thế giới, mức tốn thất của lương thực trong kho bảo quản từ 6 - 10%. Sự tốn thất lương thực trong kho, phần lớn là do sâu mọt va âm moc gây ra.12 Nguyên liệu cám tôn trữ trong silo. a - Cám thô; b - Cám viên GVHD: TS.
Nguyễn Văn Cuong Trang 9 HVTH: Nguyễn Hoài Tân Luận văn thạc sĩ: Hiện nay, ở một số công ty sản xuất cám và trích ly dầu cám, việc thu mua cám nguyên liệu phụ thuộc vào mùa vụ, nên cám cân phải được bảo quản - tôn trữ lại nhằm phục vụ cho hoạt động của nhà máy được liên tục.