换热设备表面非常容易沉积污垢,污垢的出现会降低设备的换热能力,导致不必要的财产损失。本文选择CaCO3污垢作为研究对象。CaCO3析晶污垢在热力设备中最常见,也是最具代表性的污垢。为了更好地降低CaCO3污垢沉积在换热表面产生的危害,较为经济的方法是在循环水中添加阻垢剂。腐殖酸钠具备较好的抑制CaCO3污垢的特性,且无毒性、易生物降解,对生态环境零污染,合乎现阶段阻垢剂的发展趋势。本文通过实验、量子化学计算和分子动力学模拟的方法分析了腐殖酸钠对CaCO3的阻垢特性。首先用p H位移法和电化学阻抗法证明了腐殖酸钠具备较好的阻垢特性。然后,通过试片称重试验探究了温度对于腐殖酸钠抑制碳酸钙污垢生长的特性。称重试验表明,腐殖酸钠的阻垢效率在0～100 mg/L的含量范畴内随浓度和温度的增加而升高,实验浓度值为100 mg/L时阻垢实际效果最好,实验温度为353K时阻垢效果最好。三种实验方法均证明腐殖酸钠对CaCO3垢具有良好的抑制效果。在实验的基础上,分子动力学模拟之前,通过量子化学计算的方法来对腐殖酸钠的分子结构进行计算分析。通过对腐殖酸钠的结构进行最优化计算,得到其电荷的分布、键长的几何匹配程度以及前线轨道能量,通过计算可以发现其对方解石中的Ca原子具有较好的分子结合能力,初步解释了腐殖酸钠的阻垢能力,并且为分子动力学模拟提供补充。实验无法清楚表述阻垢原理,为了更好地在分子水平上探寻腐殖酸钠的阻垢抑垢机理,本文选用分子动力学模拟的方法,研究腐殖酸钠与不同方解石晶面（110,104,1-10）的不同晶体结构（K,F,S）的吸附影响。首先模拟了无水情况下腐殖酸钠与方解石不同晶面的相互影响,分析了吸咐构形,官能团和结合能。对比不同生长晶面的结合能,可以发现不同晶面存有显著差别,腐殖酸钠与方解石（1-10）晶面结合能最强,次之是方解石（110）晶面,方解石（104）晶面较弱。为了更好地研究具备阻垢特性的腐殖酸钠基团,分析了腐殖酸钠和方解石钙原子的各个官能团氧分子的径向分布函数。根据模拟研究可以看到,腐殖酸钠分子结构的吸咐具体是因为分子结构链中的羧基和羟基中的O原子与方解石晶面的Ca原子成键作用。然后研究在有水分子存在的环境下腐殖酸钠与方解石晶面的具体效果,探究了不同温度和聚合度的腐殖酸钠在水分子存在下对方解石晶体的阻垢特性,并基于结合能、径向分布函数和腐殖酸钠驱替水分子的能力分析,揭示了其吸附机理。当温度升高时,结合能亦升高。当聚合度增大时,结合能伴随着聚合度的提高而升高。在径向分布函数层面,观察到在不同方解石晶面（110,104,1-10）的r=2?附近都是有非常明显的峰,而且不同晶面峰位置彼此之间相近。在三个方解石生长晶面上,峰值的大小的随温度升高而变大。在同样的温度下,腐殖酸钠对方解不同方解石晶面（110,104,1-10）的吸附随聚合度的提高而提升。最后研究了在有水分子存在情况下腐殖酸钠对游离的碳酸钙的作用。腐殖酸钠分子结构可以降低游离态碳酸钙在三个方解石晶面上的结合能,并且,对于游离态的碳酸钙第1个显著的峰出现在r=2?附近,第2个峰出现在r=4?附近,在游离碳酸钙的存在的情况下,腐殖酸钠与方解石晶面的Ca-O径向分布函数的第一个峰出现在r=2?附近,第二个峰出现在r=4?周围,但是其峰值均低于游离态的碳酸钙,方解石和方解石晶面以及游离态的碳酸钙之间形成了化学键,与此同时存在静电力和范德华力的作用。