Определение толщины наружных стен отапливаемых помещений (язык программирования "Паскаль")

В работе описывается расчет толщины стен здания, строящегося в условиях крайнего севера. Расчет ведется посредством языка программирования "Паскаль" ...

ВВЕДЕНИЕ 2
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ. 3
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 8
3. ВЫБОР МЕТОДА 10
4. ТАБЛИЦА ВХОДНЫХ И ВЫХОДНЫХ ДАННЫХ 11
5. СХЕМА АЛГОРИТМА 13
6. ЛИСТИНГ ТЕКСТА ПРОГРАММЫ 15
7. ОТЛАДКА И ТЕСТИРОВАНИЕ ПРОГРАММЫ 18
8. РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫЧИСЛЕНИЙ 20
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 21
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 23
ПРИЛОЖЕНИЕ 24

При строительстве сооружений и зданий в условиях севера, для последующего комфортного проживания, требуется производить расчеты по определению толщины наружных стен промышленных зданий. При этом должно учитывается множество различных факторов: температура внутреннего воздуха, среднее значение температуры наружного воздуха, коэффициент, зависящий от положения наружного ограждения по отношению к наружному воздуху, нормируемый температурный перепад между температурой воздуха внутри помещения и температурой внутренней поверхности ограждения, коэффициент теплопроводности материала стен.
Для составления программы будет использован алгоритмический язык высокого уровня Паскаль, обладающий большими возможностями при решении технических задач. Достоинством этого языка является его универсаль ность

Турбо Паскаль позволяет применять приёмы объектно ориентированного программирования (ООП), которое стало одной из ведущих современных технологий программирования.Руководящая идея ООП заключается в стремлении связать данные с обрабатывающими эти данные процедурами в единое целое – объект. Характерной чертой объектов является инкапсуляция (объединение) данных и алгоритмов их обработки, в результате чего и данные, и процедуры во многом теряют самостоятельное значение. Фактически объектно-ориентированное программирование можно рассматривать как модульное программирование нового уровня, когда вместо механического объединения процедур и данных акцент делается на их смысловую связь.Объектно-ориентированное программирование основано на "трех китах" – трех важнейших принципах, придающих объектамновые свойства. Этими принципами являются инкапсуляция, наследование и полиморфизм.Инкапсуляция есть объединение в единое целое данных и алгоритмов обработки этих данных. В рамках ООП данные называются полями объекта, а алгоритмы – объектными методами. Инкапсуляция позволяет в максимальной степени изолировать объект от внешнего окружения. Она существенно повышает надежность разрабатываемых программ, т. к. локализованные в объекте алгоритмы обмениваются с программой сравнительно небольшими объемами данных, причем количество и тип этих данных обычно тщательно контролируются. В результате замена или модификация алгоритмов и данных, инкапсулированных в объект, как правило, не влечет за собой плохо прослеживаемых последствий для программы в целом (в целях повышения защищенности программ в ООП почти не используются глобальные переменные).Другим немаловажным следствием инкапсуляции является легкость обмена объектами, переноса их из одной программы в другую. Можно сказать, что ООП "провоцирует" разработку библиотек объектов, таких как Turbo Vision.Наследование есть свойство объектов порождать своих потомков. Объект-потомок автоматически наследует от родителя все поля и методы, может дополнять объекты новыми полями и заменять (перекрывать) методы родителя или дополнять их.Принцип наследования решает проблему модификации свойств объекта и придает ООП в целом исключительную гибкость. При работе с объектами программист обычно подбирает объект, наиболее близкий по своим свойствам для решения конкретной задачи, и создает одного или нескольких потомков от него, которые "умеют" делать то, что не реализовано в родителе.Последовательное проведение в жизнь принципа "наследуй и изменяй" хорошо согласуется с поэтапным подходом к разработке крупных программных проектов и во многом стимулирует такой подход.Полиморфизм — это свойство родственных объектов (т. е. объектов, имеющих одного общего родителя) решать схожие по смыслу проблемы разными способами. В рамках ООП поведенческие свойства объекта определяются набором входящих в него методов. Изменяя алгоритм того или иного метода в потомках объекта, программист может придавать этим потомкам отсутствующие у родителя специфические свойства. Для изменения метода необходимо перекрыть его в потомке, т. е. объявить в потомке одноименный метод и реализовать в нем нужные действия. В результате в объекте-родителе и объекте-потомке будут действовать два одноименных метода, имеющие разную алгоритмическую основу и, следовательно, придающие объектам разные свойства. Это и называется полиморфизмом объектов.В Турбо Паскале полиморфизм достигается не только описанным выше механизмом наследования и перекрытия методов родителя, но и их виртуализацией, позволяющей родительским методам обращаться к методам потомков. Постановка задачиПровести теплотехнический расчет: определить толщину наружных стен отапливаемых промышленных зданий из различных стеновых материалов для указанных районов строительства. Толщина стен должна обеспечивать необходимый для данного производства температурно-влажностный режим в помещении.Теоретическое значение толщины стены (Д) определяется по формуле:4864735158538(1)0(1)где Тв - температура внутреннего воздуха, зависящая от назначения помещения, К; Тн - среднее значение температуры наружного воздуха, К; N - коэффициент, зависящий от положения наружного ограждения по отношению к наружному воздуху; Кон - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения, Вт/м2 град; Ков - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, Вт/м2 град; Т - нормируемый температурный перепад между температурой воздуха внутри помещения и температурой внутренней поверхности ограждения, К; К - коэффициент теплопроводности материала стен, Вт/м град. По данным расчета Д выбрать стандартное значение Дст. Результаты расчетов выдать в виде таблицы, содержащей графы: коэффициент теплопроводности материала K; толщина стен расчетная Д; толщина стен, выбранная Дст для всех районов строительства.В таблице 1 приведены исходные данные задания.Таблица 1Исходные данныеРайон строительстваТнТвNКонКовТЛодейное поле246291123,38,728Подпорожье2502851,01248,87,9Приозерск2603000,9523,58,758,1Для каждого района строительства расчеты производить при Ki = 0,76; 0,7; 0,58; 0,44; 0,41; 0,17.Выбор методаВ данном виде решения вводим входные данные. После, используя вложенный цикл (параметр j) мы находим значение D (теоретическое значение толщины стены). Применяя третий вложенный цикл с параметром w, максимальное значение которого зависит от количеств возможных значений Dct, находим Dc (выбранное значение толщины стены). Затем вычисления происходят повторно, с новыми данными, и для нового участка. Количество вычислений равно z. Таблица входных и выходных данныхВ таблице 2 приводится описание входных, выходных и промежуточных данных, используемых при разработке алгоритма и составлении программы.Таблица 2Описание данныхПараметр (данное)ОбозначениеРазмерностьТип переменнойИмя в программеВходные данныеТемпература внутреннего воздуха, зависящая от назначения помещенияТвГрад.Числ.целTbСреднее значение температуры наружного воздухаТнГрад.Числ.целTnКоэффициент, зависящий от положения наружного ограждения по отношению к наружному воздухуNЧисл.вещNКоэффициент теплоотдачи наружной поверхности огражденияКонВт/м2 градЧисл.вещКohКоэффициент теплоотдачи внутренней поверхности огражденияКовВт/м2 градЧисл.вещKobНормируемый температурный перепад между температурой воздуха внутри помещения и температурой внутренней поверхности огражденияТЧисл.вещhTПараметр (данное)ОбозначениеРазмерностьТип переменнойИмя в программеКоэффициент теплопроводности материала стенКВт/м градЧисл.вещКПромежуточные данныеСчетчикiЧисл.целiСчетчикwЧисл.целwСчетчикzЧисл.целzСчетчикjЧисл.целjЗначение нижнего предела толщины ДNPмЧисл.вещNPЗначение верхнего предела толщины ДVPмЧисл.вещVPНазвание населенного пунктаNZСтроковаяNZВыходные данныеТеоретическое значение толщины стеныДмЧисл.вещDСтандартное значение толщины стеныДстмЧисл.вещDстВыбранное значение толщины стеныДсмЧисл.вещDсСхема алгоритмаНа рис. 1 представлена схема алгоритмов решения задачи [3],[5]. Спецификация основных блоков приведена в приложении 1.Таблица П.1 Начало1i=1,6Вв Tн[i],Tв[i],N[i], Koн[i], Koв[i], hT[i].i=1,6Вв К[i]i=1,6Вв NP [i], Dct[i], VP [i]i=1,3Вв NR[I]Начало1i=1,6Вв Tн[i],Tв[i],N[i], Koн[i], Koв[i], hT[i].i=1,6Вв К[i]i=1,6Вв NP [i], Dct[i], VP [i]i=1,3Вв NR[I]НетДаКонецi=1,zВыв NR[i]D=Tвi-TнiN[i]Kовi*hT[i]-1Kовi-1Kон[i]*К [j]j=1,6w=1,6NP [w]<D<=VP [w]Dc=Dct[w] Выв K[j], D, DcВвод шапки и заголовка таблицы.1НетДаКонецi=1,zВыв NR[i]D=Tвi-TнiN[i]Kовi*hT[i]-1Kовi-1Kон[i]*К [j]j=1,6w=1,6NP [w]<D<=VP [w]Dc=Dct[w] Выв K[j], D, DcВвод шапки и заголовка таблицы.1Рис. 1. Схема алгоритмаЛистинг текста программыПрограмма составлена на алгоритмическом языке Турбо Паскаль фирмы Borland [5]. Program kursovaia;Uses CRT; Var k: array [1..6] of real; {Раздел описаний} Tn, Tb, N, Koh, Kob, hT: array [1..3] of real; Dct, NP, VP: array [1..6] of real; NR: array [1..3] of string; i, j, y, m, w, z, punkt: integer; D, Dc: real; a, b, c, r, q, p: string; begin clrscr; writeln('':18,’Введите данные для районов’); For i:=1 To 3 Do Begin Write('Tn[',i,'],Tb[',i,'],N[',i,'],Koh[',i,'],Kob[',i,'],hT[',i,']='); readln(Tn[i],Tb[i],N[i],Koh[i],Kob[i],hT[i]); End; writeln; writeln('':15,’Введите данные для верхнего и нижнего предела’); For i:=1 To 6 Do Begin Write('Dct[',i,'],NP[',i,'],VP[',i,']='); Readln(Dct[i],NP[i],VP[i]); End; Writeln; Writeln('':18,’Введите название для населенных пунктов’); For i:=1 To 3 Do Begin Write('NR[',i,']=');readln( NR[i]); End; writeln; For i:=1 To 6 Do begin Write('K[',i,']=');readln(K[i]); end; writeln; a:=' Таблица результатов '; b:='------------------------------------------------------------------------------------'; r:='| Коэффициент тепло- | Расчетная | Выбранная |'; q:='|проводности материала| толщина стены | толщина стены |'; p:='| Вт/м*град | м | м |'; c:='| K[j] | D | Dc |'; Writeln('':5,a); {Ввод таблицы} Writeln('':5,b); Writeln('':5,r); Writeln('':5,q); Writeln('':5,p); Writeln('':5,b); Writeln('':5,c); Writeln('':5,b); For i:=1 To 3 Do Begin {Организация цикла} Writeln('':35, nr[i]); {Ввод названия пункта} Writeln('':5,b); For j:=1 To 6 Do {Организация вложенного цикла} Begin {Расчет теор., значения толщины стены} D:=((Tb[i]-Tn[i])*N[i]/(Kob[i]*hT[i])-1/Kob[i]-1/Koh[i])*K[j]; For w:=1 To 6 Do Begin If (D>NP[w]) and (D<=VP[w]) Then Dc:=Dct[w]; {Организация выбора значения Dсt} End; Writeln('':5,'| ',K[j]:4:2,' | ',D:4:2,' | ',Dc:4:2,' |'); {Вывод результатов} End; Readln; End; Writeln('':5,b); {Окончание таблицы} Readln;End. Отладка и тестирование программыНа этапе отладки выполняется поиск и исправление синтаксических ошибок программы. Причинами этих ошибок является невнимательность студента при подготовке программы, а также неверное понимание смысла отдельных конструкций языка программирования.Но вот программа работает, и сообщения об ошибках отсутствуют. Однако результаты программы оказываются почему-то совсем не такие, какие ожидались. Может оказаться, что программа дает правильные результаты лишь для некоторых исходных данных. Причиной такого положения обычно являются недоработки на этапах анализа задачи и разработки алгоритма. Еще более серьезной причиной может оказаться неправильное понимание задачи, в результате чего программа решает совсем не ту задачу, которая была поставлена.Выявление ошибок такого рода, а также окончательную проверку правильности алгоритма выполняет тестирование программы.