利用Turbo C 2.0编程软件实现孔板流量计的计算 ---机床行业应用案例-机床行业频...

• 利用Turbo C 2.0编程软件实现孔板流量计的计算
• 2010-2-24 14:02:00 来源：中国自动化网 浏览：99　 网友评论 条 点击查看

一、 C语言的起源
　　C 语言是1972年由美国的Dennis Ritchie设计发明的, 并首次在UNIX操作系统 的 DEC PDP-11 计算机上使用。 它由早期的编程语言 BCPL（ Basic Combind Programming Language） 发展演变而来。在1970年, AT&T 贝尔实验室的 Ken Thompson根据BCPL语言设计出较先进的并取名为 B的语言, 最后导了C 语言的问世。 随着微型计算机的日益普及, 出现了许多C 语言版本。由于没有统一的标准, 使得这些C 语言之间出现了一些不一致的地方。为了改变这种情况, 美国国家标准 研究所（ANSI）为C 语言制定了一套ANSI标准, 成为现行的C语言标准[1]。
　　二、C 语言的特点 
　　C 语言发展如此迅速, 而且成为最受欢迎的语言之一, 主要因为它具有强大的功能。许多著名的系统软件, 如DBASE Ⅲ PLUS、DBASE Ⅳ 都是由C 语言编写的。用C 语言加上一些汇编语言子程序, 就更能显示C 语言的优势了, 象PC- DOS 、WORDSTAR等就是用这种方法编写的。归纳起来C 语言具有下列特点: 
　　1. C是中级语言 
　　它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。C 语言可以象汇编语言一样对位、字节和地址进行操作, 而这三者是计算机最基本的工作单元。 
　　2. C是结构式语言 
　　结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化, 即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰, 便于使用、维护以及调试。C 语言是以函数形式提供给用户的, 这些函数可方便的调用, 并具有多种循环、条件语句控制程序流向, 从而使程序完全结构化。 
　　3. C语言功能齐全 
　　C 语言具有各种各样的数据类型, 并引入了指针概念, 可使程序效率更高。另外C 语言也具有强大的图形功能, 支持多种显示器和驱动器。而且计算功能、逻辑判断功能也比较强大, 可以实现决策目的。 
　　4. C语言适用范围大 
　　C 语言还有一个突出的优点就是适合于多种操作系统, 如DOS、UNIX,也适用于 多种机型[1]。
　　三、 Turbo C 2.0集成编程环境 
　　Turbo C 2.0最好安装在硬盘特定的目录下，如“D：\ TC（下依次为例），可再以章为单位建立下级目录，如D1、D2。DOS下键入TC↙（回车）第一次运行，显示主屏暮如图1－1所示。 

　　进入 Turbo C 2.0集成编程界面。（注：第一次进入Turbo C 2.0集成编程界面时，需要对Turbo C 2.0集成编程界面进行必要的设置。按下F10键激活菜单，进入Options子菜单，有7项。第4项Directories中。修改3处：“Include directories:：D：\ TC \ TC20 \ INCLUDE”，“Library directories：D：\ TC \ TC20 \ LIB”，“Turbo C directory：D：\ TC \ TC20 ”。按ESC键退回。选择“Save options”，在“Config File”窗口中选择“D：\ TC \ TC20 \ TCCONFIG.TC “，覆盖存盘。最后还提醒一点：FILES中的Change dir（改变当前目录）中应设置为当前程序所在目录。）
四、利用Turbo C 2.0编程软件编写孔板流量计孔径的计算程序
求：20℃情况下孔板节流孔直径d20
　　已知条件：
　　质量流量Qmax,Qcom,Qmin（kg/h）；操作密度M （kg/m3）； 动力黏度N （mPa？s）； 20℃情况下工艺管道内径D20（m）； 正常操作压力P MPa（G）；正常操作温度T （℃）；管道材质的线膨胀系数rD； 孔板材质的线膨胀系数rd ；
　　通过计算后所得的数据：
　　正常操作温度T情况下工艺管道内径D（m）；雷诺数ReD；计算差压上限值CPcom 和CPmax；
　　计算A2[2] ；计算孔板流量计的流出系数C[2]
　　在知道了相应的工艺条件后，下面我就利用Turbo C 2.0编程软件编写孔板流量计孔径的计算程序。首先，在开始前，我还要先介绍一下Turbo C 2.0相关的几个基本函数，然后通过应用这些函数来编写孔板流量计孔径的计算程序。
　　1 数学函数 包含在如表1－1所示：（注：使用时在源文件前加命令行：
# include）

　　2 由上面的已知条件和Turbo C 2.0的数学函数，通过Turbo C 2.0编程软件编写孔板流量计孔径的计算程序如下：
#include
main（）
｛ int n;
const float pai=3.141592653289;
const float b0=0.500000;
const float C0=0.606000;
float Qmax,Qcom,Qmin,M,N,D20,rD,rd,T=0.0,b,D,ReD,CPmax,CPcom,A2,
L,C,C1,b1,b2,d,d20;
printf（"Qmax,Qcom,Qmin,M,N,D20,rD,rd,T=\n"）;
scanf（"%f%f%f%f%e%f%e%e%f",&Qmax,&Qcom,&Qmin,&M,&N,&D20,&rD,&rd,&T）;
/＊输入已知的工艺参数＊/
D=D20＊（1+rD＊（T-20））;
ReD=4＊Qcom/（3600＊pai＊N＊D）;
CPcom=pow（4＊Qcom＊sqrt（1-pow（b0,4））/（3600＊pai＊b0＊b0＊D＊D＊C0）,2）＊1/（2＊M）;
CPmax=CPcom＊pow（（Qmax/Qcom）,2）;
A2=4＊Qcom/（3600＊pai＊D＊D＊sqrt（2＊25e3＊M））;
printf（"CPcom=%6.10f\n",CPcom）;
printf（"CPmax=%6.10f\n",CPmax）;
if（ReD>2e5） /＊利用Turbo C的if判断语句对雷诺数进行判断计算＊/
｛b=pow（1+pow（（0.60/A2）,2）,-0.25）;｝
if（ReD<2e5）
｛b=pow（1+pow（（0.60/A2+0.06）,2）,-0.25）;｝
L=0.0254/D;
C=0.5961+
0.0261＊pow（b,2）-
0.216＊pow（b,8）+
0.000521＊pow（（（pow（10,6）＊b）/ReD）,0.7）+
（（0.0188+0.0063＊pow（（19000＊b/ReD）,0.8）））＊pow（b,3.5）＊pow（（pow（10,6）/ReD）,0.3）+
（0.043+0.080＊exp（-10＊L）-0.123＊exp（-7＊L））＊（1-0.11＊pow（（19000＊b/ReD）,0.8））＊
（pow（b,4）/（1-pow（b,4）））-
0.031＊（2＊L/（1-b）-0.8＊pow（2＊L/（1-b）,1.1））＊pow（b,1.3）;
b1=pow（1+pow（（C/A2）,2）,-0.25）;
C1=0.5961+
0.0261＊pow（b1,2）-
0.216＊pow（b1,8）+
0.000521＊pow（（（pow（10,6）＊b1）/ReD）,0.7）+
（（0.0188+0.0063＊pow（（19000＊b1/ReD）,0.8）））＊pow（b1,3.5）＊pow（（pow（10,6）/ReD）,0.3）+
（0.043+0.080＊exp（-10＊L）-0.123＊exp（-7＊L））＊（1-0.11＊pow（（19000＊b1/ReD）,0.8））＊
（pow（b1,4）/（1-pow（b1,4）））-
0.031＊（2＊L/（1-b1）-0.8＊pow（2＊L/（1-b1）,1.1））＊pow（b1,1.3）;
b2=pow（1+pow（（C1/A2）,2）,-0.25）;
for（n=2;fabs（b2-b1）>1.0e-10;n++） /＊利用Turbo C的for循环语句进行迭代计算＊/
｛
b=b1;
C=0.5961+
0.0261＊pow（b,2）-
0.216＊pow（b,8）+
0.000521＊pow（（（pow（10,6）＊b）/ReD）,0.7）+
（（0.0188+0.0063＊pow（（19000＊b/ReD）,0.8）））＊pow（b,3.5）＊pow（（pow（10,6）/ReD）,0.3）+
（0.043+0.080＊exp（-10＊L）-0.123＊exp（-7＊L））＊（1-0.11＊pow（（19000＊b/ReD）,0.8））＊
（pow（b,4）/（1-pow（b,4）））-
0.031＊（2＊L/（1-b）-0.8＊pow（2＊L/（1-b）,1.1））＊pow（b,1.3）;
b1=pow（1+pow（（C/A2）,2）,-0.25）;
C1=0.5961+
0.0261＊pow（b1,2）-
0.216＊pow（b1,8）+
0.000521＊pow（（（pow（10,6）＊b1）/ReD）,0.7）+
（（0.0188+0.0063＊pow（（19000＊b1/ReD）,0.8）））＊pow（b1,3.5）＊pow（（pow（10,6）/ReD）,0.3）+
（0.043+0.080＊exp（-10＊L）-0.123＊exp（-7＊L））＊（1-0.11＊pow（（19000＊b1/ReD）,0.8））＊
（pow（b1,4）/（1-pow（b1,4）））-
0.031＊（2＊L/（1-b1）-0.8＊pow（2＊L/（1-b1）,1.1））＊pow（b1,1.3）;
b2=pow（1+pow（（C1/A2）,2）,-0.25）;
｝
printf（"C1=%6.10f\n",C1）; /＊输出计算孔板流量计的流出系数C1＊/
printf（"b2=%6.10f\n\n",b2）; /＊输出计算孔板流量计的直径比b2＊/
d=D＊b2;
d20=d/（1+rd＊（T-20））;
printf（"d20=%6.10f\n\n",d20）; 
/＊输出计算孔板流量计在20℃情况下孔板节流孔直径d20＊/
｝
以上就是计算孔板流量计孔径的计算程序。通过此程序可以很快的计算出孔板流量计在20℃情况下孔板节流孔孔径的大小。
五 应 用
实例一：
① 被测流体 ：水；
② 流体流量：最大流量Qmax＝500t/h;正常流量Qcom＝400t/h;最小流量Qmin＝200t/h
③ 正常操作压力：P＝14.6 MPa（G）；
④ 正常操作温度：T＝220 ℃；
⑤ 20℃情况下工艺管道内径：D20＝233㎜；
⑥ 管道材质的线膨胀系数：rD＝11.16e-6㎜/㎜？℃；
⑦ 孔板材质的线膨胀系数:rd=16.60e-6 ㎜/㎜？℃；
⑧ 操作密度：M＝850.9082 （kg/m3）；
⑨ 动力黏度：N＝0.124 （mPa？s） ；
按下Ctrl+F9运行计算程序：（注意单位换算）
要求输入已知的工艺参数：Qmax, Qcom, Qmin, M, N, D20, rD, rd, T =
500000 400000 200000 850.9082 124e-6 .233 11.16e-6 16.60e-6 233↙（回车）
经过程序的运算得到如下的结果：（按下Alt+F5查看结果）
CPcom=166259.4432591512
CPmax=257980.3725675625
C1=0.6023605334
b2=0.5024122240
d20=0.116966338
实例二：
① 测流体 ：汽油；
② 流体流量：最大流量Qmax＝40000 kg/h;正常流量Qcom＝31250 kg/h;
最小流量Qmin＝20000 kg/h
③ 正常操作压力：P＝0.80 MPa（G）；
④ 正常操作温度：T＝40 ℃；
⑤ 20℃情况下工艺管道内径：D20＝102㎜；
⑥ 管道材质的线膨胀系数：rD＝11.16e-6㎜/㎜？℃；
⑦ 孔板材质的线膨胀系数:rd=16.60e-6 ㎜/㎜？℃；
⑧ 操作密度：M＝720 （kg/m3）；
⑨ 动力黏度：N＝0.3000 （mPa？s） ；
按下Ctrl+F9运行计算程序：（注意单位换算）
要求输入已知的工艺参数：Qmax, Qcom, Qmin, M, N, D20, rD, rd, T =
40000 31250 20000 720 300e-6 .102 11.16e-6 16.60e-6 40↙（回车）
经过程序的运算得到如下的结果：（按下Alt+F5查看结果）
CPcom=31982.3496093750
CPmax=52399.8828125000
C1=0.6041094065
b2=0.5007327199
d20=0.051069240
实例三：
① 测流体 ：碱液；
② 流体流量：最大流量Qmax＝6000 kg/h;正常流量Qcom＝5000 kg/h;
最小流量Qmin＝3000 kg/h
③ 正常操作压力：P＝0.65 MPa（G）；
④ 正常操作温度：T＝40 ℃；
⑤ 20℃情况下工艺管道内径：D20＝52㎜；
⑥ 管道材质的线膨胀系数：rD＝11.16e-6㎜/㎜？℃；
⑦ 孔板材质的线膨胀系数:rd=16.60e-6 ㎜/㎜？℃；
⑧ 操作密度：M＝1112 （kg/m3）；
⑨ 动力黏度：N＝2.0000 （mPa？s） ；
按下Ctrl+F9运行计算程序：（注意单位换算）
要求输入已知的工艺参数：Qmax, Qcom, Qmin, M, N, D20, rD, rd, T =
6000 5000 23000 1112 2000e-6 .052 11.16e-6 16.60e-6 40↙（回车）
经过程序的运算得到如下的结果：（按下Alt+F5查看结果）
CPcom=7848.1137695312
CPmax=11301.2841796875
C1=0.6153961420
b2=0.5284164548
d20=0.027457322
　　六：结束语
　　通过上述实例对孔板流量计孔径的计算程序进一步的做了验证，可以得到如下结论：一，利用此程序可以精确的计算出不同介质、不同温度、不同流量等条件下的孔板流量计孔径的大小；二：利用此程序计算孔板流量计孔径的特点是快速，简单、计算量小；三：利用此程序为今后的设计提供了一套有序的计算方法。
参 考 文 献 
[1] 郭继展.新编C语言程序设计[M].北京：机械工业出版社,2004. 2-3.
[2] 孙淮清,王建中,流量测量节流装置设计手册[M].化学工业出版社,2006. 13.