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Delphi与Fortran编程在换热器中的应用点击：1980 日期：[ 2014-04-26 22:32:22 ] |
| 摘 要 介绍Ｄｅｌｐｈｉ与Ｆｏｒｔｒａｎ混合编程的基本原理和方法。分别用Ｆｏｒｔｒａｎ和Ｄｅｌｐｈｉ编写套管式换热器的设计计算子程序和用户界面程序,并通过动态链接库的方法实现在Ｄｅｌｐｈｉ环境下对Ｆｏｒｔｒａｎ函数的调用,为设计套管式换热器和分析换热器中复杂的换热过程提供方便快捷的计算工具。 关键词 Ｆｏｒｔｒａｎ Ｄｅｌｐｈｉ 换热器设计计算 Ｆｏｒｔｒａｎ由于在浮点数运算方面具有出色的性能而成为目前科学和工程计算中最常用的编程语言之一。现有的传质传热、机械设计、工程分析和流场计算等大型计算软件,其核心代码大多采用Ｆｏｒｔｒａｎ编写,它的主要运行方式是通过屏幕或文本输入数据,进行计算,运算完毕后将结果输入到存储文件中,这一过程中原始资料的准备十分繁琐而且容易出错,计算结果的阅读也十分不便。Ｄｅｌ ｐｈｉ是第四代编程语言,是ＲＡＤ(ｒａｐｉｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ,快速应用程序开发)的工具代表,它采用面向对象的Ｐａｓｃａｌ语言,利用组件化的编程思想,使得基于Ｗｉｎｄｏｗｓ的编程变得相当方便。Ｄｅｌ ｐｈｉ与Ｆｏｒｔｒａｎ的混合编程主要是用Ｄｅｌｐｈｉ的对话框获得参数,利用文档类来保存计算结果或进行磁盘操作,利用视窗类显示结果,而核心的计算功能和中间结果的保存则仍由Ｆｏｒｔｒａｎ完成。这种混合编程既可以充分发挥Ｆｏｒｔｒａｎ在计算方面的优势,又可以利用Ｄｅｌｐｈｉ在图形界面方面可视化编程的优点。 在制冷领域进行蒸发器和冷凝器设计和计算时,各种制冷剂热力性质和迁移性质采用国际著名的制冷剂热物性计算软件ＲＥＦＰＲＯＰ提供的Ｆｏｒ ｔｒａｎ源代码计算,并将作者编写的ＦＯＲＴＲＡＮ核心程序与之对接编译,可求解各种参数。笔者采用ＤＬＬ(动态链接库)技术将换热器和制冷剂状态计算Ｆｏｒｔｒａｎ程序在ＣｏｍｐａｑＶｉｓｕａｌＦｏｒｔｒａｎ6.0编译器中编译成ＤＬＬ文件。利用Ｄｅｌｐｈｉ编写对话框界面接口成功实现在Ｄｅｌｐｈｉ环境中调用Ｆｏｒｔｒａｎ进行混合编程,并采用该方法完整地开发套管式换热器的设计计算软件。 1 实现Ｄｅｌｐｈｉ与Ｆｏｒｔｒａｎ混合编程计算的步骤 1.1 Ｆｏｒｔｒａｎ子程序的编写 1.1.1 传热关联式的选取 本软件针对套管式冷凝和蒸发器进行设计计算,且制冷剂在管外环形通道中流动,水在管内侧流动。制冷剂在换热器中的换热过程包含单相(过冷和过热)和两相换热,当考虑沿程阻力和局部弯头阻力的影响时,两相区换热过程中制冷剂饱和温度是变化的。纯质制冷剂和近共沸混合制冷剂侧蒸发换热系数和冷凝换热系数分别采用Ｙｕ Ｋｏｙａ ｍａ[1]关联式和ＲｕｎＹｕｎ[2]关联式计算,摩擦压降采用Ｈａｒａｇｕｃｈｉ[3]关联式计算,非共沸混合制冷剂侧两相区换热系数的计算可在纯质制冷剂侧换热关联式基础上采用Ｃａｖｉｌｌｉｎｎｉ[4]给出的方法修正,非共沸制冷剂侧摩擦压降采用文献[5]中所给出的摩擦压降公式计算。水侧对流换热系数用Ｄｉｔｔｕｓ Ｂｏｅｌ ｔｅｒ公式计算,过冷水和饱和水的热物性采用ＩＦＣ67标准水和水蒸气热力性质公式计算。文献[6]给出了其计算公式,其中包括水的比容、比焓、比熵等热力性质以及导热系数和动力粘度等迁移性质的计算方程。过冷水密度和比热容采用饱和水公式计算,其计算关联式参考文献[7]。 1.1.2 ＲＥＦＰＲＯＰ子函数的调用和核心程序编写 整个Ｆｏｒｔｒａｎ部分程序包含22个子函数。其中有21个是ＲＥＦＰＲＯＰ软件提供的制冷剂状态参数计算子函数,这些函数可以实现常见纯制冷剂(如Ｒ12,Ｒ22,Ｒ134ａ)、非共沸和近共沸制冷剂(如Ｒ407ｃ,Ｒ410ａ)在已知温度、压力和比焓三个变量中任何两个时求解另外一个,并调用相应的函数可计算出过热区、过冷区和两相区制冷剂密度、比热容、比熵、表面张力等热物性以及动力粘度、导热系数等迁移物性。另外还有一个核心子程序是采用分布参数法的换热器设计计算子程序,它可完成在给定设计参数和结构参数下换热器的所有设计计算任务。它根据水的进出口参数和制冷剂进出口参数不仅可以迭代求解制冷剂流量和换热管长度,还可以计算制冷剂在管道中的压降。 1.2 混合编程的实现 Ｄｅｌｐｈｉ所使用的语言是ＯｂｊｅｃｔＰａｓｃａｌ语言,即在Ｐａｓｃａｌ语言的基础上增加类(对象)、继承、封装、多态的面向对象机制。Ｐａｓｃａｌ语言是强类型的结构化语言,和Ｆｏｒｔｒａｎ90十分类似。两者在实现例程(子程序和函数的统称)的机制上是相同的,即子程序没有返回值,函数有返回值,见表1。尽管两种语言的数据类型不完全相同,但就数值计算常用到的整型和实型而言,两者有着精确的对应关系,见表2,这就为Ｆｏｒｔｒａｎ与Ｄｅｌｐｈｉ的混合编程奠定了基础。 |
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