Розроблено метод розрахунку гідравлічного ухилу та критичної швидкості гідротранспортування полідисперсних розсипів і руд з частинками та різною густиною, метод оцінки інтервалів зміни даних параметрів у режимі усталених пульсацій тиску та витрати пульпи, обгрунтовано методи розрахунку параметрів і режимів роботи гідротранспортних установок під час керування ними шляхом зміни частоти обертання робочого колеса насоса, а також визначено обмеження, які накладаються на параметри та режими роботи з боку насосного агрегату та магістралі. Розроблено модель системи водопостачання кар'єрного гідротранспортного комплексу, модель пульпоутворення під час використання гідромоніторів для розмивання гірської маси. Розроблено методичне забезпечення розрахунків параметрів системи водопостачання та режимів роботи кар'єрних гідротранспортних комплексів. Описано модель теплових процесів, що відбуваються під час течії пульпи, що дозволяє розраховувати припустиму дальність гідротранспортування без замерзання пульпи, а також обгрунтувати необхідний ступінь теплозахисту трубопроводу гідротранспортної установки. Обгрунтовано методичну базу проведення моніторингу гідротранспортних комплексів, що дозволило обгрунтувати раціональну схему модернізації гідротранспортного комплексу Вільногірського гірничо-металургійного комбінату, забезпечити максимальну дальність просування вибійних пульпунасосних станцій слідом за фронтом гірничих робіт без установлення додаткових насосів, знизити енергоємність і водоспоживання процесу гідротранпортування й одержати економічний ефект в сумі 967,1 тис. грн.

Мета роботи - обгрунтування параметрів ефективності функціонування гідротехнічних систем у технологіях видобутку і переробки мінеральної сировини з урахуванням сучасних можливостей інтенсифікації процесів переробки корисних копалин. Проведений аналіз результатів дослідження режимів роботи гідротехнічних систем підприємств гірничо-металургійної галузі надав змогу обгрунтувати параметри гідравлічних процесів у технологіях переробки мінеральної сировини з метою підвищення ефективності параметрів збагачувального устаткування і зниження собівартості готового концентрату. Обгрунтовано параметри ефективності гідротехнічних систем підприємств гірничо-металургійної галузі України, а саме в результаті розвитку методів оцінки ефективності гідротранспортного комплексу гірничо-переробних комбінатів запропоновано характеризувати надійність постачання продукції і збереженість системи трубопровідного транспорту величиною показника гідравлічної надійності. На основі методів оцінки економічної ефективності гідротехнічних систем технологій переробки мінеральної сировини, вихідними принципами якої є: комплексність оцінки; комерційний підхід; застосування адекватних параметрів визначення ефективності на різних організаційних рівнях; урахування чинника часу і фактора невизначеності запропоновано інтегральний показник, а саме, показник гідравлічної надійності. Практична значущість полягає у введенні показників, а саме: гідравлічної надійності і режимів транспортування в гідротехнічних системах у систему моніторингу технологій переробки мінеральної сировини, що забезпечує безперервний контроль в автоматичному режимі з урахуванням можливих не прогнозованих втрат напору виражається через гідравлічний ухил, що залежить від швидкості і щільності гідромуміші, яка транспортується.

Мета роботи - обгрунтування методів оцінки ефективності функціонування гідротехнічних систем гірничо-металургійних комбінатів з урахуванням показників оціночного та порівняльного аналізу та на основі раціональних параметрів трубопроводів і концентрації гідросуміші. Аналіз сучасних методів оцінки ефективності експлуатації гідротехнічних систем підприємств гірничо-металургійної галузі надав змогу визначити перспективні напрями застосування різних хімічних реагентів з метою зниження гідравлічного опору під час транспортування гідросумішей у технологіях переробки мінеральної сировини. Обгрунтовано раціональні параметри режимів роботи гідротехнічних систем гірничо-металургійних комбінатів, а саме: діаметр трубопроводу і концентрація гідросуміші для заданого об'єму транспортування з метою забезпечення мінімуму наведених витрат за період оцінки та з урахуванням хімічних реагентів, які використовуються для підвищення ефективності трубопровідного транспорту. На основі аналізу методів оцінки функціонування гідротехнічних систем обгрунтовано перспективні напрями підвищення ефективності технологій переробки мінеральної сировини. Визначено, що найбільш раціональними за існуючих умов за допомогою методів підвищення ефективності й надійності роботи гідротранспортного комплексу є коригування параметрів в'язкості гідросумішей і зниження коефіцієнта гідравлічних опорів тертя в трубопроводах за рахунок використання добавок до несучої рідини гідродинамічно активних речовин і поліетиленових труб. Практична значущість результатів дослідження полягає у вдосконалені методів розрахунку раціональних параметрів і режимів роботи гідротехнічних систем, які надають змогу визначати значення швидкості і концентрації гідросуміші, тим самим забезпечуючи мінімум приведених витрат за розрахунковий період. Ці методи адаптовані для випадку використання поліетиленових труб з урахуванням добавок до несучої рідини гідродинамічно активних речовин, які враховують зниження приведених витрат за рахунок діагностування технічного стану обладнання, а також надають змогу оптимізувати витрати на технічне обслуговування.

Математичні моделі екструдування показують, що під час течії високов'язких рідин у процесі тривимірного друкування виникає проблема нагріву робочого середовища. Вона полягає в тому, що під час подачі матеріалу включається механізм дисипації механічної енергії в теплову, що зумовлює перегрів рідини. Своєю чергою це може призводити до невідповідності форм одержуваного виробу. Для стійкого формування необхідно, щоб матеріал, що надається, оплавлявся біля стінок апарата. Перегрів має бути мінімальним, щоб, виходячи з насадка, матеріал міг швидко застигнути, бажано без додаткових обдувних пристроїв. Розглянуто задачу про рух полімерної маси в каналі з підігрівом із метою визначення необхідних умов виконання такої операції, виходячи з певних геометричних форм екструдера. Як модельна рідина використовується непружне середовище з в'язкістю, що залежить від температури та градієнтів швидкостей. Це досить широко використовуваний у практичних розрахунках клас неньютонівських модельних рідин для визначення параметрів течії полімерів і передбачення певних властивостей одержуваних виробів. Нехтування пружними властивостями полімерів часто є виправданим у зв'язку з незначністю проявів цих властивостей або з чіткою локалізацією цих ефектів. Для розв'язання задачі, сформульованої в межах теорії вузького каналу, використовується метод смуг, у межах яких температура приймається постійною, тобто незалежною від поперечної координати. Це надає можливість покласти в основу розв'язання відомі аналітичні вирази для швидкостей із подальшим уточненням їх, у зв'язку зі складною залежністю в'язкості від градієнтів швидкості. Уточнюючи на кожному кроці динамічні параметри течії з попереднього кроку, можна числово отримати досить стійкі гладкі розв'язки. Розрахунки проведено для неньютонівської рідини, близької за своїми властивостями до полімеру АБС-3А. Розрахунки показали, що властивість псевдопластичності, яка притаманна цьому полімеру, відіграє важливу роль у процесі екструдування. Завдяки тому, що зі збільшенням поперечного градієнта поздовжньої швидкості в'язкість цього полімеру значно падає, величина дисипації механічної енергії теж падає, тобто зменшується теплова енергія, що виділяється під час дисипації. Це своєю чергою призводить до меншого нагрівання полімерного матеріалу, що рухається. Отже, виходячи з геометричних розмірів апарата, можна моделювати течію полімерної рідини та підбирати параметри формування та температури рідини на виході з апарата.

Розглянуто задачу про рух високов'язкої рідини у вузькому каналі з підігрівом, який моделює процес екструдування полімерів для тривимірного друку. Важливим елементом для цього класу задач є підбір параметрів руху полімерної маси та теплообміну з метою сталого формування виробу. Він полягає в тому, щоб трохи перегріту масу подати до відповідного місця, де вона швидко застигне, в результаті чого буде стійко зберігатися форма друкованого виробу. Як робоче середовище використовуються відповідні полімери, які мають необхідні властивості. У задачі, що розглядається, для розкриття фізичних особливостей процесу використовується ньютонівська рідина, яка за своїми властивостями є близькою до поліетилентерефталату (ПЕТФ), який також застосовується в технології тривимірного друку. Задачу про рух і теплообмін сформульовано в межах теорії моделі вузького каналу з урахуванням дисипації механічної енергії. Для високов'язких рідин, навіть незважаючи на малі швидкості, врахування дисипативних членів є необхідним, оскільки великі градієнти швидкостей можуть призводити до великої величини дисипації та, відповідно, до значного зростання температури. Ця особливість виявилася надзвичайно важливою саме для такого класу задач. Для більш яскравого подання розв'язку крім однієї рідини, близької до ПЕТФ, розглянуто рух і нагрів рідини, в'язкість якої у 10 разів є меншою за в'язкість полімеру. Розв'язання проведено методом смуг, в яких температура і, відповідно, в'язкість, що залежить від неї, приймалися незалежними від поперечної координати. Це надало можливість використовувати аналітичну залежність для швидкостей у кожній смузі, що зробило метод напіваналітичним і полегшило розв'язання задачі. Результати, отримані числово, вказують на те, що в робочому інтервалі формування (приблизно 0,1 і 0,5 м/с), дисипація дійсно значно впливає на процес. Так, для умовно малов'язкої рідини перегрів її в кінці апарату виявляється істотним, але може бути знятий за допомогою додаткового обдування. Для високов'язкої рідини це зробити практично неможливо, тобто така рідина не може використовуватися в апараті з розглянутими геометричними розмірами. Отже, математичне моделювання досліджуваного процесу надає можливість проводити розрахунки параметрів течії та визначати необхідні умови та, відповідно, властивості рідини для стійкого тривимірного друкування.