污垢是影响能源利用率的主要因素之一,研究污垢的形成过程和生长机理,可有效提高能源的转化效率,缓解能源危机,有利于节能减排和保护环境。本文采用实验和数值模拟两种手段,探索了碳酸钙结晶污垢在换热壁面上的生长及其对传热的影响,观测了不同生长阶段碳酸钙结晶污垢在换热壁面上的形貌、大小及其分布特征,分析了碳酸钙污垢在换热表面上的生长规律。实验研究以套管换热器的管程作为实验对象,选取316L不锈钢圆管作为试验管,工质是100 mg/L的碳酸钙溶液,工质进口温度为55±0.5℃,热水入口温度为77±0.5℃,管内流速为0.13 m/s（Re=1800）。实验结果表明总传热系数随时间的变化呈先增大后减小再增大的变化趋势,污垢热阻的变化规律则恰好相反;热阻在整个结垢过程可分正热阻区、负热阻区、污垢渐进生长区三个区域;晶体的数量、大小随着时间的增加逐渐增大,直至晶体完全覆盖换热面;在污垢渐进生长区,污垢层表面会发生二次成核,结垢速率迅速增大,而剥蚀率随时间缓慢增大,沉积量和剥蚀量最终会达成一个动态平衡,污垢热阻呈渐近线型变化;在结垢过程中,晶型由起初的不稳定的颗粒转变为稳定的方解石状。根据结晶污垢在换热壁面上的分布进行统计结果,建立物理模型和数学模型,研究管内碳酸钙污垢对传热特性的影响。数值模拟结果表明:晶体的出现增大了流体的扰动,强化了对流换热过程;晶体尺寸越大,扰流作用越大,对换热的强化效果也越明显;同时,晶体是热的不良导体,阻碍热量的传递,随着晶体尺寸的增大,晶体占的管壁面积增大,阻碍作用逐渐增强;模拟所得Nu/Nu₀随时间的变化与实验测得K/K₀随时间变化的规律相同。