在液体蒸发或传热过程中, 换热器表面上生成的固体沉积物是许多工业厂家经常面临的问题, 由于它的存在, 使传热效率降低, 流动阻力增大, 造成能源的巨大浪费。 本文总结了有关在换热器表面上污垢形成的机理及目前研究的现状, 对硫酸钙在不同加热器表面的结垢过程进行了理论分析和实验研究,采用动态混合离子注入和混合磁控溅射等现代表面处理方法,对加热器金属表面进行了处理,并首次应用于抗垢研究。对所获得的处理表面的表面能、接触角、表面粗糙度等进行了精确测量和表征,从而提出了表面能对结垢过程的影响关系。重点考察了各种表面状况对污垢生成的影响。并在池式沸腾和流动沸腾两套装置中进行了污垢实验研究, 利用数据自动采集和自动控制系统, 结合显微拍照技术,对在处理表面上硫酸钙的结垢过程进行了系统研究,对实验结果进行了理论分析,并与未处理表面和电抛光表面所获得的结果进行了比较。同时对显微拍照所获得的污垢层的结构进行了理论分析。通过理论分析和实验考察,提出了预测传热系数的经验关联式。最后,在前人对污垢模型研究的基础上,建立了硫酸钙结垢过程的数学模型,并与本实验中获得的数据进行了比较,数学模型与污垢实验相一致。 理论分析和污垢实验研究表明, 动态混合离子注入和混合磁控溅射某些元素,可使加热器表面得到了根本改善。表面能降低,污垢与金属表面之间的附着力减弱, 污垢在加热器表面上的沉积明显减少。与未处理的加热器表面相比, 其传热系数随时间变化不大, 且保持了高的数值, 所形成的污垢层薄, 且易于脱落。此外,本文还考察了工艺条件如热通量、流动速度、溶液浓度、主体温度等对污垢形成的影响。