(10分)在由118根252.5mm,长为3m的钢管组成的单程列管式换热器中,用饱和水蒸汽加热空气,空气走管程。已知加热蒸汽的温度为132.9℃,空气的质量流量为7200kg/h,空气的进、出口温度分别20℃和60℃,操作条件下的空气比热为1.005 kJ/(kg℃),空气的对流传热系数为50 W/(m2℃),水蒸汽冷凝的对流传热系数为8000 W/(m2℃),假定管壁热阻、垢层热阻及热损失可忽略不计。试求:(1)加热空气需要的热量Q为多少?(2)以管子外表面为基准的总传热系数K为多少?(3)此换热器能否完成生产任务?

步骤 1：计算加热空气所需的热量Q
根据热量衡算公式，加热空气所需的热量Q可以通过以下公式计算：
$Q = q_m C_p (t_2 - t_1)$
其中，$q_m$是空气的质量流量，$C_p$是空气的比热，$t_2$是空气的出口温度，$t_1$是空气的进口温度。
步骤 2：计算以管子外表面为基准的总传热系数K
以管子外表面为基准的总传热系数K可以通过以下公式计算：
$K = \frac{1}{\frac{1}{a_2} + \frac{d_2}{a_1 d_1}}$
其中，$a_2$是水蒸汽冷凝的对流传热系数，$a_1$是空气的对流传热系数，$d_2$是管子的外径，$d_1$是管子的内径。
步骤 3：计算传热平均温差
传热平均温差可以通过以下公式计算：
$\Delta t_m = \frac{\Delta t_1 - \Delta t_2}{\ln(\frac{\Delta t_1}{\Delta t_2})}$
其中，$\Delta t_1$是加热蒸汽的温度与空气进口温度的温差，$\Delta t_2$是加热蒸汽的温度与空气出口温度的温差。
步骤 4：计算换热器的传热面积A
换热器的传热面积A可以通过以下公式计算：
$A = \frac{Q}{K \Delta t_m}$
步骤 5：判断换热器能否完成生产任务
比较换热器的传热面积A与换热器的实际面积，如果A小于等于换热器的实际面积，则换热器能够完成生产任务。