一、水垢形成的原因及危害

形成原因：

水质因素：当水中含有钙、镁等硬度离子（如碳酸氢钙、碳酸氢镁）时，在换热器运行过程中，由于温度升高和压力变化，这些盐类的溶解度降低，从而结晶析出形成水垢。例如，在热水供应系统的换热器中，水温升高会使水中的碳酸氢钙分解为碳酸钙沉淀。

运行条件：换热器的工作温度和流速也对水垢形成有影响。较高的温度会加速水中盐类的结晶过程，而较低的流速则使得水中的杂质更容易沉积在换热表面。例如，在一些工业用的高温换热器中，如果水流速度过慢，水中的矿物质就更容易附着在管壁上形成水垢。

危害：

降低换热效率：水垢的导热系数远远低于金属材料，其导热系数一般在 0.5 - 2.0W/(m・K) 之间，而金属的导热系数可达几十到几百 W/(m・K)。水垢在换热表面的积累会增加热阻，使热量不能有效地传递，导致换热器的换热效率下降。例如，当水垢厚度达到 1mm 时，换热器的换热效率可能会降低 20% - 30%。

增加能耗：为了达到相同的换热效果，由于换热效率降低，就需要提高热介质的温度或加大流量，这将导致能耗增加。在工业生产中，这会增加生产成本，如在化工生产中的热交换过程，能耗的增加可能是相当可观的。

引起局部过热：水垢的不均匀分布可能会导致局部热阻过大，使局部温度过高。在一些高温高压的换热器中，局部过热可能会引起管道变形、破裂，甚至引发安全事故，如化工装置中的换热器破裂可能导致有毒有害物质泄漏。

二、清洗方法

机械清洗方法：

手工清洗：对于一些小型的、容易拆卸且垢层较薄的换热器，可以采用手工清洗的方法。将换热器拆开后，使用刷子（如钢丝刷、尼龙刷等）、铲子等工具直接清除水垢。这种方法简单直接，但对于复杂结构的换热器和顽固水垢效果不佳，且劳动强度较大。例如，对于一些小型家用热水器的换热器，手工清洗可以清除表面的少量水垢。

高压水射流清洗：利用高压泵将水加压到较高的压力（通常为几十兆帕到上百兆帕），通过特殊的喷头形成高速射流，冲击换热器表面的水垢，使其脱落。这种方法清洗效果好，能够有效去除各种垢层，而且对换热器的损伤较小。例如，在一些大型工业换热器的清洗中，高压水射流可以深入到管束之间，清洗管外表面的水垢。但对于管径较小或结构复杂的换热器内部，可能存在清洗死角。

超声波清洗：通过超声波发生器产生高频振动信号，经换能器转换为高频机械振动，传递到清洗液中。清洗液中的微小气泡在超声波的作用下迅速膨胀和破裂，产生强大的冲击力，作用于水垢表面，使其破碎脱落。超声波清洗适用于清洗形状复杂、细小的零部件，对换热器内部的细小管道和复杂结构有很好的清洗效果。不过，其清洗范围和效率受到超声波发生器功率和清洗液性质的限制。

化学清洗方法：

酸洗：

原理：使用酸性清洗剂（如盐酸、硫酸、硝酸、柠檬酸等）与水垢中的钙、镁盐类发生化学反应，将其溶解。例如，盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、二氧化碳和水，化学方程式为。

操作步骤：首先将酸洗剂按照一定的浓度配制成清洗溶液，一般根据水垢的成分和厚度来确定浓度，通常在 5% - 15% 之间。然后将清洗溶液注入换热器，通过循环泵使溶液在换热器内循环，确保与水垢充分接触。循环时间根据垢层的厚度和性质而定，一般在数小时到一天不等。清洗完成后，要用清水对换热器进行反复冲洗，并用碱液进行中和处理，以去除残留的酸液，防止对换热器造成腐蚀。

注意事项：在酸洗过程中，要密切关注清洗溶液的温度和浓度变化，防止因反应过于剧烈导致腐蚀。同时，要根据换热器的材质选择合适的酸洗剂，例如，对于不锈钢换热器，要避免使用含有氯离子的酸洗剂，因为氯离子会对不锈钢产生腐蚀。