凝汽器铜管结垢是导致凝汽器工作性能恶劣的最主要原因，本文探讨超声波防垢除垢作用机理，利用实验手段研究超声波防垢除垢方法及其影响规律，设计开发出适用于电厂凝汽器的超声波防垢除垢系统及其装置。论文首先阐述了超声波防除垢与强化传热的基本理论，分析了超声波空化作用对防除垢与强化传热的重要作用。其次，在实验室条件下模拟了水在换热器中流动过程的积垢规律，验证了超声波技术防垢和除垢的机理及效果。同时在流动状态下，实验研究了超声波功率对防垢、除垢的匹配关系及声空化强度对传热系数的影响，通过实验铜管和不锈钢管两种管道来研究超声波的除垢效果，并利用防垢率和传热系数两个特征参数反映超声波作用效果，为超声波强化传热在工程应用上参数配置提供了理论依据。实验研究结果表明，随着超声波声功率的提高，除垢率升高，换热器管道在功率达到600W时除垢率可达到98.5%。在水流速度、水温不变条件下，随着超声波功率的增加，传热系数先升后降，并存在一个最佳运行功率。此外，本文还对超声波系统内置式与外置式进行了实验对比，结果表明内置式比外置式的除垢防垢效果要更好，其原因在于超声波的空化效果距离更近。最后，在理论研究和实验研究的基础上，本文还设计了300MW汽轮发电机组凝汽器的防除垢与强化传热的技术方案，并对其经济效益进行了预测分析。