换热设备污垢作为一种普遍现象,广泛存在于日常生活和工业生产的各个领域中。强化换热器用强化换热管取代了光滑管,因其强化传热过程得到了广泛的发展和应用,然而结垢必然会影响到这种强化传热效果。理解强化换热设备的结垢机理和污垢的影响程度具有十分重要的现实意义。本文对螺旋槽强化换热表面的传热特性和污垢特性进行了理论和实验研究,概括起来有以下几方面工作:　　 首先,在污垢热阻动态实验台上对6种不同几何参数的螺旋槽管进行了多种传热平衡实验,以考察各实验参数对螺旋槽管传热性能的影响,并与光滑管进行对比。实验表明,螺旋槽管传热系数随冷水流速的增加而增大,随槽深的增大和螺距的减小而增大,大槽深小螺距的螺旋槽管具有最优传热性能,而冷水温度对传热系数的影响不大。在相同实验条件下,各螺旋槽管的传热系数均高于光滑管。根据传热实验的Nu值拟合出新螺旋槽管的传热关联式,该传热关联式与实验值的误差大部分在15％内,为螺旋槽换热表面污垢预测模型提供了很好的传热学基础。　　 其次,在污垢热阻动态实验台上对各种螺旋槽管进行了污垢特性实验研究,全面考察了冷水入口温度、冷水流速、溶液硬度、槽深和螺距对螺旋槽管污垢特性的影响。实验表明:在冷水入口温度为22.5℃时,各螺旋槽管渐进污垢热阻随初始溶液硬度的增加呈现先增加后降低的规律变化,以500mg/L时最大；在冷水入口温度为44℃时,各螺旋槽管渐进污垢热阻随初始溶液硬度的增加呈现非单调性变化,以300mg/L或500mg/L时最大；各螺旋槽管的渐进污垢热阻随着冷水入口温度的升高而增加,随着冷水流速的增大而减小,随着槽深的增加和螺距的减小而减小,其中大槽深小螺距的螺旋槽管在各实验条件下的渐进污垢热阻均最小。　　 对相同实验条件下各螺旋槽管与光滑管的污垢热阻和传热系数进行了对比,并分析了结垢前后螺旋槽管强化传热性能的变化,以全面评价各螺旋槽管的抗垢性能。分析显示:在较低入口温度条件下,初始溶液硬度为500mg/L和750mg/L时,螺旋槽管具有明显的抗垢性能；在较高入口温度条件下,初始溶液硬度为300mg/和500mg/L时,螺旋槽管具有明显的抗垢性能;各螺旋槽管大部分实验条件下结垢后仍具有强化传热能力；相比较清洁状态下,各螺旋槽管在低冷水温度高硬度时、高冷水温度低硬度时,结垢后具有更高强化传热性能。　　 最后,综合考虑了螺旋槽换热表面结垢的特点,建立了螺旋槽换热表面的结垢预测模型。模型中创新地提出了过饱和度对溶液颗粒沉积和污垢脱除的作用,根据本文螺旋槽管污垢特性实验数据,给出了过饱和度与颗粒沉积速度的关系式,并给出了螺旋槽换热表面几何参数、溶液过饱和度和流体速度之间的关系式,分别对析晶垢沉积速率、颗粒垢沉积速率和脱除速率予以表达,并根据本文螺旋槽管传热经验关联式,将螺旋槽管强化传热过程与污垢预测模型相结合。污垢预测模型计算结果与实验结果吻合得很好,大部分误差在15％以内,说明新预测模型是比较可靠的。利用新模型分析了各因素对结垢过程的影响,进一步说明和解释螺旋槽换热表面的结垢机理,为螺旋槽换热器设计提供理论基础。