一种大型原油浮顶储罐加热盘管优化方法与流程

技术领域：

本发明涉及的是油气储运技术领域，具体涉及的是一种大型原油浮顶储罐加热盘管优化方法。

背景技术：
：

在能源发展逐步实现结构优化、保障能力和效率全面提升等目标的环境下，石油仍然占据着举足轻重的地位。近年来，随着中国经济的不断腾飞，对石油需求缺口也不断加大，自从1993年成为石油净进口国以来，进口石油在我国的能源供给结构中所占的比例逐年增加，如果不能保障稳定的石油供给，势必会制约国民经济和国防建设的发展速度，发展石油储备则在应对这一危机中起到了不可替代的作用。我国所产大多为易凝高含蜡原油，作为原油中蜡质主要组成的重链烷烃和一些环烷烃，在储存温度低于析蜡点温度时，蜡从原油中不断析出、结晶，并粘附在与其自身存在温差的罐壁上，所形成的蜡沉积层会造成储罐卡盘等安全事故，为了保证储罐的安全运行，必须对罐内原油进行适时加热。目前最普遍的加热方式是在储油罐的内部安装加热盘管，然而这种加热方式所产生能耗可占储备油库总能耗的85％以上，并且随着石油储备量不断增长，能耗亦会大幅增加，因此亟需进一步优化储罐加热盘管结构，达到提升加热效果，降低用能成本的目的。

由加热盘管、罐内原油、外界低温环境构成的复杂用能系统中，如何科学合理的实现大型原油浮顶储罐加热盘管优化，一直是国际石油系统关注的难点问题。以往是将升温速率作为判断原油加热效果的唯一标准，但它仅能反映温度场随时间的变化规律，无法反映原油储罐大空间内温度场分布的均匀情况。另一方面，在对原油加热过程用能利用的研究中，只是针对能“量”或是能“质”某一方面利用情况进行分析，同时忽略了太阳辐射、大气温度的动态变化对用能效率的影响，导致不能科学完整的评价储罐加热过程的有效用能。并且在对加热器结构优化的时候，往往将加热效果和有效用能分开考虑，致使原油储罐加热过程盘管结构优化缺少科学的理论依据。

综上所述，目前针对大型原油浮顶储罐加热盘管的优化方法，均具有一定的局限性，不能科学全面的实现大型原油浮顶储罐盘管的结构优化。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种大型原油浮顶储罐加热盘管优化方法，这种大型原油浮顶储罐加热盘管优化方法用于解决原油储罐加热过程盘管结构优化缺少科学评价依据的难题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种大型原油浮顶储罐加热盘管优化方法包括如下步骤：

步骤一：开展加热盘管长度的优化，为了更好的模拟原油在储罐顶角等局部区域的涡旋流动以及储罐边界上原油温度的依时变化规律，在一般质量、动量、能量守恒方程的基础上，引入rngk-epsilon湍流模型，建立大型原油浮顶储罐盘管加热过程的数学模型，通过在储罐底部布置不同长度的加热盘管，并采用有限单元法对该模型进行数值求解，得到不同盘管长度下储罐罐顶、罐壁、罐底、中心处以及原油平均温度随时间的变化规律；

所述大型原油浮顶储罐盘管加热过程的数学模型，包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程；

质量守恒方程为：

式中：x、r分别为储罐轴向、径向坐标，m；u、v分别为罐内油品的轴向、径向流速，m/s；tstea为加热时间，s；ρoil为油品密度，kg·m^-3；

动量守恒方程为：

式中：p为油品流体静压力，pa；g为油品重力加速度，m/s²；μoil为油品动力黏度，pa·s；

能量守恒方程为：

式中：toil为油品温度，℃；λoil为油品的导热系数，w/(m·℃)；coil为油品比热容，j·(kg·℃)^-1；

步骤二：根据罐顶、罐壁、罐底以及中心处原油的温度，从空间的角度出发，确定大型原油储罐加热过程的温度场不均匀程度，根据原油平均温度随时间的变化规律，从时间的角度出发，确定大型原油储罐加热过程的升温速率，综合温度场不均匀程度和升温速率结果以评价不同盘管长度对原油储罐加热效果的影响程度：

步骤三：根据储罐内加热过程原油的平均温度，从能量的层面出发，得到油品升温的有效能量，吸收太阳辐射能量和盘管释放的能量为总能量，进而确定加热盘管能量有效利用率；从能质的层面，得到加热盘管的有效利用率，综合能量有效利用率和有效利用率以评价不同盘管长度对原油储罐加热过程有效用能的影响程度，最终根据加热效果和有效用能来确定最优盘管长度：

步骤四：开展加热盘管直径的优化，通过在储罐底部布置不同直径的加热盘管，并采用有限单元法对大型原油浮顶储罐盘管加热过程的数学模型进行数值求解，得到不同盘管直径下储罐罐顶、罐壁、罐底、中心处以及原油平均温度随时间的变化规律；

步骤五：根据罐顶、罐壁、罐底以及中心处原油的温度，从空间的角度出发，确定大型原油储罐加热过程的温度场不均匀程度，根据原油平均温度随时间的变化规律，从时间的角度出发，确定大型原油储罐加热过程的升温速率，综合温度场不均匀程度和升温速率结果以评价不同盘管直径对原油储罐加热效果的影响程度：

步骤六：根据储罐内加热过程原油的平均温度，从能量的层面出发，得到油品升温的有效能量，吸收太阳辐射的热量和盘管释放的热量为总能量，进而确定加热盘管能量有效利用率；从能质的层面，得到加热盘管的有效利用率，综合能量有效利用率和有效利用率以评价不同盘管直径对原油储罐加热过程有效用能的影响程度，最终根据加热效果和有效用能来确定最优盘管直径；

步骤七：根据确定的最优盘管长度和最优盘管直径，得到盘管的最优尺寸结构。

上述方案中确定大型原油储罐加热过程的温度场不均匀程度，采用标准差的算法：

式中n为测点的数量，其中i＝1，2，......，n；ti为加热空间内测点i的温度，℃；taver为加热空间内测点的平均温度，℃。

上述方案中确定大型原油储罐加热过程的升温速率的方法：

式中：taver为加热一段时间后罐内油品的平均温度，℃；t0为罐内油品加热前的初始温度，℃；taver为将罐内油品平均温度加热到taver时所需的时间，d；t0为罐内油品加热前的初始时间，d。

上述方案中根据储罐内加热过程原油的平均温度，从能量的层面出发，得到油品升温的有效能量，吸收太阳辐射的热量和盘管释放的热量为总能量，进而确定加热盘管能量有效利用率；从能质的层面，得到加热盘管的有效利用率，具体如下：

从能量的层面：

有效能量为被加热油品所吸收的热量：

enef＝goilcoil(tend-tsta)

式中：enef为储罐盘管加热过程中的有效能量，j；goil为罐内油品质量，kg；tend为加热终了温度，℃；tsta为加热起始温度，℃；coil为油品比热容，j·(kg·℃)^-1；

总能量：

ento＝qstea×tstea×3600+qsola×tsola×3600

式中：qstea为盘管放出的热量，w；qsola为吸收太阳辐射的热量，w；tstea为盘管加热时间，h；

其中，吸收太阳辐射的热量由罐顶吸收的热量和罐壁吸收的热量构成：

式中：qsroof罐顶上所受的太阳辐射热量，w/m²，qswall罐壁上所受的太阳辐射热量，w/m²；froof罐顶面积，m²,fwall罐壁的面积，m²；ω为圆频率，rad/h；i为太阳常数，由实际观测确定i＝1367w/m²；p为大气透明系数，其值为0.7～0.8；θ为太阳正午时的天顶角；σ为与昼长有关的系数，当昼长为8～16小时，其值应为0.346～0.391；m与大气质量有关的系数，ε为储罐浮盘的黑度；tsola为罐顶、罐壁吸收太阳辐射的时间，h；t0为太阳日出的时刻，h；

储罐加热过程的有效能利用率为有效能量与总能量的比值：

式中：ηen为能量有效利用率，％。

从能质的层面，将储罐原油加热过程中，吸收太阳辐射与盘管释放的用能之和作为整个系统的输入被加热油品所吸收的用能视为有效有效与输入的比值为储罐不同结构加热盘管下的有效利用率；

有效为油品被加热吸收的按物流的公式计算：

式中：exef为油品加热过程的有效j；ten为任意时刻的大气温度，℃，

输入由盘管释放的热和吸收太阳辐射的组成，其中，盘管释放的按热源计算，热源是由热源与环境之间温差引起的公式为：

式中：exst为热源j；tstea为热源蒸汽温度，℃；

吸收太阳辐射的由罐顶吸收的热量和罐壁吸收的热量组成：

式中：exroof罐顶吸收太阳辐射热量exwall为罐壁吸收太阳辐射热量j；exso为吸收太阳辐射的总热量j；t1roof为吸收辐射过程罐顶油品的最高温度，℃；t2roof为吸收辐射过程罐顶油品的最低温度，℃；t1wall为吸收辐射过程罐壁油品的最高温度，t2wall为吸收辐射过程罐壁油品的最低温度，℃；

有效利用率为有效与输入的比值：

式中，ηex为有效利用率，％。

本发明具有以下有益效果：

本发明结合rngk-epsilon湍流模型建立的原油储罐加热过程数学模型，能够更好的模拟储罐局部区域低雷诺数下的原油涡旋流动，以及外部环境与内部热流对储罐壁面处原油流动形态的影响规律；分别从“时间”和“空间”的角度出发，建立的原油储罐加热效果评价指标，以及兼具从能“量”和“质”两个层面，建立的原油罐储加热过程有效用能评价指标，提出的原油储罐盘管优化方法，更能科学全面的确定盘管的最优结构尺寸，可为提高储备能源利用效率、降低储备能耗成本提供理论及技术支持。

附图说明：

图1大型原油浮顶储罐盘管长度与升温速率的关系。

图2大型原油浮顶储罐盘管长度与温度场不均匀程度的关系。

图3大型原油浮顶储罐盘管长度与能量有效利用率的关系。

图4大型原油浮顶储罐盘管长度与有效利用率的关系。

图5大型原油浮顶储罐盘管直径与升温速率的关系。

图6大型原油浮顶储罐盘管直径与温度场不均匀程度的关系。

图7大型原油浮顶储罐盘管直径与能量有效利用率的关系。

图8大型原油浮顶储罐盘管直径与有效利用率的关系。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

这种大型原油浮顶储罐加热盘管优化方法，包括如下步骤：

步骤一：将加热盘管的结构优化分为两个过程，首先开展加热盘管长度的优化过程。为了更好的模拟原油在储罐顶角等局部区域的涡旋流动以及储罐边界上原油温度的依时变化规律，在一般质量、动量、能量守恒方程的基础上，引入rngk-epsilon湍流模型，建立大型原油浮顶储罐盘管加热过程的数学模型。

建立大型原油浮顶储罐盘管加热过程的数学模型，包括质量、动量、能量守恒方程；

质量守恒方程：

式中：x、r分别为储罐轴向、径向坐标，m；u、v分别为罐内油品的轴向、径向流速，m/s；tstea为加热时间，s；ρoil为油品密度，kg·m^-3。

动量守恒方程：

式中：p为油品流体静压力，pa；g为油品重力加速度，m/s²；μoil为油品动力黏度，pa·s。

能量守恒方程：

式中：toil为油品温度，℃；λoil为油品的导热系数，w/(m·℃)；coil为油品比热容，j·(kg·℃)^-1。

湍流是不规则、多尺度、有结构的流动。从物理结构上看，湍流是由各种不同尺度的带有旋转结构的涡叠合而成的流动，这些涡的大小及旋转轴的方向分布是随机的。大尺度的涡主要由流动的边界条件决定，其尺寸可以与储罐内原油流场尺度的大小相比拟，它主要受惯性影响而存在；小尺度的涡主要是由黏性力决定，其尺寸可能只有储罐内原油流场尺度的千分之一的量级。大尺度的涡破裂后形成小尺度的涡，较小尺度的涡破裂后形成更小尺度的涡。在充分发展的湍流区域内，流体涡的尺寸可在相当宽的范围内连续变化。大尺度的涡不断地从主热流获得能量，通过涡间的相互作用，能量逐渐向小尺寸的涡传递。最后由于流体黏性的作用，小尺度的涡不断消失。同时由于边界的作用、扰动及速度梯度的作用，新的涡旋又不断产生，湍流运动得以发展和延续。

为了更好的模拟原油在储罐顶角等局部区域低雷诺数下的涡旋流动，以及外部环境与内部热流对储罐壁面处原油流动形态的影响规律，引入rngk-epsilon湍流模型：

式中：k是湍流脉动动能，j；ε是湍流脉动动能耗散率，％；gk,gb分别为层流速度梯度和浮力产生的湍动能,j；cμ,c1ε,c2ε,c3ε分别为湍流计算常量，分别为0.09、1.45、1.92、1.0；αk,αε分别为为湍动能k和耗散率ε对应的普朗特数，分别为1.0、1.2；rε为低雷诺数下湍流粘性系数。

通过在储罐底部布置不同长度的加热盘管，并采用有限单元法对该模型进行数值求解，得到不同盘管长度下储罐罐顶、罐壁、罐底、中心处以及原油平均温度的随时间的变化规律。

步骤二：根据罐顶、罐壁、罐底以及中心处原油的温度，从“空间”的角度出发，确定大型原油储罐加热过程的温度场不均匀程度。

将任一时刻内，储罐空间内各点温度的离散程度定义为温度场不均匀度，反映的是罐内油品温度随空间分布的指标。计算温度场不均匀程度主要有三种方法：

第一种方法采用的是数学上极差的算法，是最为常见也是最简单、直接的算法，即用最大值减最小值来评价数据的离散程度，但是该算法主要针对的是小空间、小体积设备，并且更倾向于反应温度场整体的波动程度，而不是空间上各点温度的不均匀程度：

δt＝tmax-tmin

式中：tmax、tmin分别为加热空间内测点的最高温度与最低温度，℃。

第二种采用方差的算法来计算温度场不均匀度，方差是测算离散趋势最重要、最常用的指标，是各变量值与其均值离差平方的平均数，它是测算数值型数据离散程度的最重要的方法，但其采用的平方形式在一定程度上将计算结果进行了放大或是缩小。

式中：n为测点的数量，其中i＝1,2，......，n；ti为加热空间内测点i的温度，℃；

taver为加热空间内测点的平均温度，℃。

第三种采用的是标准差的算法：

与第一种和第二种算法比较，第三种算法既反映出了组内各点间温度的离散程度，又考虑了空间分布的情况，其数值越小，罐内原油各点温度相较于整体平均温度的温差就越小，温度场的均匀性就越好，因此选择第三种算法计算罐内原油温度场的不均匀程度。

将储罐内各点的温度带入上式中可得：

式中：tcen为储罐内油品中心的温度，℃；tf、tb分别为罐顶、罐底油品的温度，℃；twl,twr分别为储罐左、右两侧罐壁油品的温度，℃。

根据原油平均温度的随时间的变化规律，从“时间”的角度出发，确定大型原油储罐加热过程的升温速率。

升温速率：

式中：taver为加热一段时间后罐内油品的平均温度，℃；t0为罐内油品加热前的初始温度，℃；taver为将罐内油品平均温度加热到taver时所需的时间，d；t0为罐内油品加热前的初始时间，d。

综合温度场不均匀程度和升温速率结果以评价不同盘管长度对原油储罐加热效果的影响程度。

步骤三：根据罐内加热过程原油的平均温度，从能“量”的层面出发，得到油品升温的有效能量，太阳辐射和盘管释放的为总能量，进而确定加热盘管能量有效利用率。

有效能量即被加热油品所吸收的热量：

enef＝goilcoil(tend-tsta)

式中：enef为储罐盘管加热过程中的有效能量，j；goil为罐内油品质量，kg；tend为加热终了温度，℃；tsta为加热起始温度，℃。

总能量由两部分组成，蒸汽通过盘管放出的热量以及吸收太阳辐射的热量：

ento＝qstea×tstea×3600+qsola×tsola×3600

式中：qstea为盘管放出的热量，w；qsola为吸收太阳辐射的热量，w；tstea为盘管加热时间，h。

其中，吸收太阳辐射的热量为两部分，分别是罐顶吸收的热量和罐壁吸收的热量：

式中：qsroof，qswall分别为罐顶、罐壁上所受的太阳辐射热量，w/m²；froof,fwall分别为罐顶、罐壁的面积，m²；ω为圆频率，rad/h；i为太阳常数，由实际观测确定i＝1367w/m²；p为大气透明系数，其值为0.7～0.8；θ为太阳正午时的天顶角；σ为与昼长有关的系数，当昼长为8～16小时，其值应为0.346～0.391；m与大气质量有关的系数，ε为储罐浮盘的黑度；tsola为罐顶、罐壁吸收太阳辐射的时间，h；t0为太阳日出的时刻，h。

储罐加热过程的有效能利用率即为有效能量与总能量的比值：

式中：ηen为能量有效利用率，％。

从能“质”的层面，将储罐原油加热过程中，吸收太阳辐射与盘管释放的用能之和作为整个系统的输入被加热油品所吸收的用能视为有效有效与输入的比值为储罐不同结构加热盘管下的有效利用率。

有效即油品被加热吸收的可按物流的公式计算：

式中：exef为油品加热过程的有效j；ten为任意时刻的大气温度，℃。输入由两部分组成，分别为盘管释放的热和吸收太阳辐射的其中，盘管释放的按热源计算，热源是由热源与环境之间温差引起的相应的公式为：

式中：exst为热源j；tstea为热源蒸汽温度，℃。

吸收太阳辐射的由罐顶吸收的热量和罐壁吸收的热量组成：

式中：exroof，exwall分别为罐顶、罐壁吸收太阳辐射热量j；exso为吸收太阳辐射的总热量j；t1roof,t2roof分别为吸收辐射过程罐顶油品的最高温度、最低温度，℃；t1wall,t2wall分别为吸收辐射过程罐壁油品的最高温度、最低温度，℃。

有效利用率为有效与输入的比值：

式中，ηex为有效利用率，％。

综合能量有效利用率和有效利用率以评价不同盘管长度对原油储罐加热过程有效用能的影响程度，最终根据加热效果和有效用能来确定最优盘管长度：

步骤四：在最优盘管长度确定后，开展加热盘管直径的优化过程。与步骤一～三相似，得到不同盘管直径下储罐罐顶、罐壁、罐底、中心处以及原油平均温度的随时间的变化规律，评价盘管直径对原油储罐加热效果以及有效用能的影响程度，根据相关结果最终确定最优盘管直径，得到盘管的最优尺寸结构。

实施例：

为使本发明的上述内容能更明显易懂，下面以某大型原油浮顶储罐作为研究对象，对其加热盘管进行优化，作详细说明如下：

某10万立方米浮顶储罐，罐底直径为80m，罐壁高21m，罐内油品液位高7m，外界大气温度为-32～-40℃，油品在20℃时的密度860kg/m³，粘度为4.94pa·s，导热系数为0.246w/(m·℃)，比热容为2986j·(kg·℃)^-1，罐壁保温材料厚度0.06m，导热系数0.035w/m·℃，罐内油品加热的起始温度为40℃，加热时间为5天，释放热量为20000w/m²。将加热盘管布置在储罐底部，加热过程中会形成以罐底热油为动力的大涡漩，不同盘管加热面积下罐内原油温度场的分布规律也会有所不同，更会进一步影响罐内原油加热效果以及用能情况，因此，从盘管长度、直径两方面来优化盘管加热面积对加热盘管工艺设计具有重要的意义，具体方法步骤如下：

步骤一：将加热盘管的结构优化分为两个过程，首先开展加热盘管长度的优化过程。在一般质量、动量、能量守恒方程的基础上，引入rngk-epsilon湍流模型，建立大型原油浮顶储罐盘管加热过程的数学模型，通过在储罐底部布置不同长度的加热盘管，并采用有限单元法对该模型进行数值求解，得到不同盘管长度下储罐罐顶、罐壁、罐底、中心处以及原油平均温度的随时间的变化规律；

在罐底采用均匀布管的方式，分析盘管直径为0.06m，盘管长度从489.84～1576.28m时罐内原油温度场的分布规律。

储罐中心处原油温度

储罐罐顶处原油温度

储罐罐壁处原油温度

储罐罐底处原油温度

储罐原油平均温度

步骤二：根据罐顶、罐壁、罐底以及中心处原油的温度，从“空间”的角度出发，确定大型原油储罐加热过程的温度场不均匀程度，根据原油平均温度随时间的变化规律，从“时间”的角度出发，确定大型原油储罐加热过程的升温速率，综合温度场不均匀程度和升温速率结果以评价不同盘管长度对原油储罐加热效果的影响程度。

加热效果方面，由图1、2可知，随着盘管长度的增加，改善了罐内原油的流动结构，在更短的时间内可形成强度更大的大涡结构，使得升温速率明显提高，在盘管长度489.84～621.72m时升温速率的增幅最大为0.56℃/d。同时，盘管布置的越密集，减少了加热后罐内原油的温度梯度，使得温度场不均匀程度显著减小，当盘管长度从489.84～1576.28m时，温度场不均匀程度可从6.6℃降到3.2℃。但是随着原油温度进一步升高，与大气之间温差就越大，散失到大气中的热量也就越多，因此，盘管长度达到一定时加热效果开始减弱。

步骤三：根据罐内加热过程原油的平均温度，从能“量”的层面出发，得到油品升温的有效能量，太阳辐射和盘管释放的为总能量。进而确定加热盘管能量有效利用率，同理，从能“质”的层面，得到油品升温所吸收的用能视为有效加热盘管的有效利用率，综合能量有效利用率和有效利用率以评价不同盘管长度对原油储罐加热过程有效用能的影响程度，最终根据加热效果和有效用能来确定最优盘管长度：

有效用能方面，由图3、4可知，随着盘管长度的增加，盘管释放的热量增大，油品吸收的热量开始增多，能量有效利用率和有效利用率都会随之升高，盘管长度从489.84～1168.08m时，能量有效利用率和有效利用率的变化幅度最大分别为56.48～85.10％、36.88～55.21％，但是当盘管达到一定长度后，原油升温速率开始减弱，热源与原油之间的温差减小，能量的传递过程开始衰减直至不变，当盘管长度1375.32～1576.28m时，能量有效利用率和有效利用率较高且分别维持在87.78～88.03％、58.21～58.43％。

总体看来，盘管长度为489.84～737.32时，加热效果差能量有效利用率低，随着盘管长度的增大，加热效果和能量有效利用率逐渐提高，在长度为1375.32m时，加热效果和能量有效利用率达到最高，当盘管长度继续增加后，加热效果和能量有效利用率并无明显的改善，但会导致消耗钢材的数量进一步增大费用升高，因此对于上述实例，盘管的最优长度为1375.32m。

步骤四：在最优盘管长度确定后，开展加热盘管直径的优化过程。与步骤一～三相似，得到不同盘管直径下储罐罐顶、罐壁、罐底、中心处以及原油平均温度的随时间的变化规律。

继确定最优盘管长度后，继续分析盘管直径从0.02～0.12m时罐内原油温度场的分布规律。

储罐中心处原油温度

储罐罐顶处原油温度

储罐罐壁处原油温度

储罐罐底处原油温度

储罐原油平均温度

评价盘管直径对原油储罐加热效果以及有效用能的影响程度，根据相关结果最终确定最优盘管直径，得到盘管的最优尺寸结构。

由图5、6可知，在加热效果方面，随着盘管直径的增加，盘管释放的热量以及原油可吸收的热量增大，提升了原油的加热效果，但相较于盘管长度对加热效果的改变，盘管直径的影响则相对较弱，例如，在升温速率的表现上，当盘管长度从489.84增加到1017.36m，盘管加热面积近似增加一倍，升温速率提高了2.1℃/d，在同样面积增加一倍的情况下，盘管直径从0.02m增加到0.04m，升温速率仅提高了0.8℃/d，远小于盘管长度对升温速率的改变。同样，在温度场不均匀程度表现上，面积增幅一定的情况下，盘管长度可将温度场不均匀程度降到3.6℃，而盘管直径只能达到4.0℃。产生以上效果的主要原因是因为，内部原油整体大涡流动形态对于加热效果启到了主导作用，盘管长度的增加更利于在更短的时间内形成强度更大的大涡结构，因此在加热效果方面，盘管长度的表现优于盘管直径。在有效用能方面，如图7、8所示，两者表现则会相反，盘管长度使得能量有效利用率最大只能维持在88.03％，有效利用率在58.43％，而盘管直径对有效用能的改变则突破了这一界限，能量有效利用率可达93.15％，有效利用率在63.54％，主要是因为盘管直径的增大，显著的增加了热源盘管与原油之间的对流换热系数，强化了对流换热过程，使得原油可以更加轻易的从盘管中吸收热量，提高了有效能利用率。

总而言之，盘管长度为1375.32m，直径为0.02～0.06m时，加热效果和能量有效利用率变化幅度较大，在0.08～0.12m时加热效果和能量有效利用率虽有升高，但增大幅度均在1％以内，加热面积却增大了1.5倍，会导致建设费用显著升高造成浪费，因此对于上述实例，蛇形盘管的最优直径为0.08m，最优加热面积为345.48m²。相关方法可为油田企业节能改造提供有力的理论与技术支持。