近年来,随着我国石油储量的增加,如何能够安全经济的对其进行储存成为人们关注的重点问题。在原油储存过程中,特别是在北方的寒冷地区,储罐内的原油温度和外界环境温度存在较大温差,罐内原油不断向外散热,这会导致罐内原油流动性变差,无法满足正常的调度要求。为了保证储罐中的原油能保持一个较好的流动性以满足日常周转需求,在实际生产中常常采用管式加热和安装搅拌器的方式来对原油进行加热和均匀化处理,以达到维持罐内油温的目的。本文采用实验和数值模拟相结合的方法,对机械搅拌作用下管式加热过程中的传热规律进行研究,具体内容如下:首先,本文利用一套基于粒子图像测速技术和热电偶测温技术的实验装置来研究机械搅拌作用对管式加热过程传热特性的影响,并在文中对此套实验装置的基本原理和操作方法进行了详细的介绍。此外,通过实验获得了机械搅拌作用下管式加热过程的温度场和速度场演变结果,实验结果表明:不搅拌的情况下,温度场呈现出上高下低的分布效果,这是以自然对流为主导的传热结果,但在加热管下方的低温区域还是以热传导为主要传热方式;在机械搅拌作用下,可以对加热管下方的区域起到很好的扰动作用,并且对该区域的温度分布有很好的改善效果。而且,储罐内机械搅拌功率越大,对储罐内加热管下方区域的流动影响越显著,特别是储罐内温度场的影响。在同样的加热时间范围内（120min）,大功率搅拌作用下,储罐内最高温度为42.5℃,比小功率搅拌作用下高出3℃。其次,构建了考虑机械搅拌作用的原油储罐管式加热过程的物理模型和数学模型,并建立了模型相应的求解方法。对搅拌作用下的储罐内原油流场进行了数值模拟研究,在结果中将罐内原油按速度值大小分为高速区、中速区和低速区三个等级区间。结果表明:对于本文所研究的1000m~3储罐,搅拌器转速对流场影响最大,最小转速和最大转速下罐内平均速度相差接近4倍;搅拌器安装高度和偏转角度对平均速度影响最小;不同安装高度和偏转角度下结果相近。最后,在储罐内流场模拟的基础上,对机械搅拌作用下的储罐管式加热过程进行了数值模拟,并从工艺参数（搅拌器转速和加热管温度）和结构参数（搅拌器偏转角度和叶轮直径）对搅拌作用下的管式加热过程进行了因素分析,根据数值模拟结果按温度值大小将储罐内分为了高温区、中温区和低温区三个等级区间。结果表明:同等加热温度下,搅拌作用下的管式加热过程罐内温度升高更快,其升温速率是没有搅拌时候的2倍,并且搅拌作用对于加热管下方的低温区域有很好的改善效果,这与实验结果一致。此外,搅拌速度由350rpm增加一倍,储罐内高温区域体积占比从26%变为87%,高温区域的原油体积占据大部分储罐;加热管温度由60℃增加到80℃时,储罐内原油平均温度升温速率由0.1045℃/h增加到0.293℃/h,加热温度越高,储罐内温度升高越快,升温速率越大。但是加热温度的升高会导致温度差变大,因此方差变大;搅拌器直径由400mm增加至600mm时,储罐内温度方差减小,储罐内高温区域体积占比由24%增加为67%,大搅拌直径下的管式加热效果更好。此外,对机械搅拌作用下最佳管式加热方案进行了探讨,方案最佳参数为搅拌速度350rpm;搅拌器偏转角度为0°;管式加热温度80℃;搅拌器叶轮直径500mm。