E.B.利特维诺夫 B.A.彼罗戈夫

热交换装置管壁上坚硬沉积物（水垢）会大大降低交换器的参数，因而不得不进行清洗。传统的清洗方法有机械清洗法和化学清洗法。不管使用机械法或者化学法，都必须使换热装置停止运行，部分拆开，并使用相当有害的化学药剂如盐酸进行清洗。由于俄罗斯冬季很长，热交换装置的数量很多，其中许多体积巨大，又缺乏足够的优质的化学处理过的水（尤其是在那些远离工业中心的地区），因而清洗热交换器以及把使用过的清洗药剂无害化处理的费用极其巨大。除此之外，用传统方法清洗热交换器水垢的工作既肮脏，又有害于工人的健康。
与水垢作斗争的最佳方法，是防止水垢形成。传统的防水垢方法是对水进行化学处理，即用钠阳离子交换床把水中的硬质盐分离出去。为了保证交换床的工作，必须定期更换用于水处理的树脂，并对排出物进行无害化处理。但是，即便花费了大量资金建起水处理设备，并使其运行，也不能产生百分之百的防垢效果，因为在水中通常还含有其他非离子交换床所能滤掉的物质，如铁的化合物等。
超声波除垢法优于传统方法之处，在于不需使用任何药剂，也就是说，不需要向水中加入任何物质。超声波除垢法的原理在于用超声波震荡使热交换器的金属结构及其中的水也产生震荡，在这些震荡的作用下，水中的硬度盐开始结晶，并不会附着在以同样超声频率震荡的管壁上。管壁的震动一方面防止在水中尚未完全结晶的盐沉积在管壁上面；另一方面，它有助于把刚形成的0.2毫米以下的尚不坚硬的松脆水层震碎。震碎水垢层的机理如下：在管子产生的横向震动的作用下，沉积在水管上面的水垢层也开始震动。经多次横向震动的结果。水垢中出现了微小的裂痕。在超声震动的作用下，水渗透到水垢层里面，因在毛细管中，对液体运动的阻力大大减小（科努瓦诺夫效应）。当水进到炽热的管壁里面，便开始膨胀甚至沸腾，从而产生汽泡，这些汽泡推动裂痕的边缘，使水垢脱离管壁。随后，在已清理的表面上，又开始生成新的水垢层，当水垢层达到前述的厚度时，超声波又重新将其震碎，从而达到某种动力上的平衡。在这过程中，管壁的传热效率并没有降低。因震落并被水流带走的水垢碎片，也带走它从管壁获得的热能 ，并在流走过程中，把热能传给水。为了排除悬浮在水中的残渣，需要定期吹管排污。若由于某种原因不能吹管排污时，最好在水出口处安装一个简单的残渣捕集器（沉泥器）。
超声波的作用不仅在于防止水垢形成，从而保持热功装置的输出参数，而且能提高输出参数（热效率）。这是因为管壁和水的震动能产生微细水流，而管壁震动又能降低液体阻力，加大水流流速，从而增大管表面的传热效果。通常，在使用超声波的情况下，锅炉中均含有空气中的氧气，这些氧气储藏在水管内表面细小损伤的微小缝隙中，超声震动降低液体阻力的结果，使水流能易地把氧气从运些细小缝隙中带走，从而避免水管金属被氧腐蚀。
使用超声除垢装置的经验表明，根据热交换设备的具体情况选用相应型号除垢装置有着重要的意义。选用除垢装置时，必须考虑热交换装置的大小、结构、使用温度范围、水中盐的成份、化学水处理的质量及其技术状况等情况。为了满足范围广泛的需求，我们研制出了数种型号的超声除垢装置（APY），它们分别带有两个，三个甚至四个磁致伸缩能量变换器。实际上各型APY是按照一台磁致变换器大致可以保护100米热交换面积不长水垢设计的。因此，要根据热交换表面的面积确定所需变换器上的数量，再根据热功装置的成本的特点，选择APY 的型号及所带变换器的总量。这时，首先要考虑的是热功装置最简单的特点，即其几何尺寸及变换器至控制箱之间的距离。若此距离超过10米，那么最好用两台APY 带数量较少的变换器，使每台控制箱至安装变换器之间的距离不超过10米，导线长会增大导线中的损耗。其次要考虑热机用水的含量及其成份，如果含盐总量超过处理后水的含盐标准（600mg·当量/升）两倍以上或含有铁化合物，那么最好增加变换器的数量。
变换器的固定地点和方法，对选择APY的型号也有重大影响。当APY是安装在高温热机上时，必需考虑到变换器工作温度范围在200摄氏度以内，而且它在工作时电磁能的损耗也会使它本身发热。为了避免换器过热，在这种情况下应使用加长的波导管。
把变换器安装到锅炉上时，必须使它所产生的超声不仅沿其金属结构传播，而且要使超声传入锅炉所装的水中。因此，变换器在管联箱上安装的位置，必须使超声震荡能直接与水而不是汽接触，例如安装在水蒸汽锅炉上汽包的下部。在一些热水器、直流式炉管锅炉或其他型号的锅炉上，水管是焊接或收口在管板上。安装变换器时，必须把变换器焊接到进水和出水的管板上。
变换器通常是用电焊把波导管的端部焊到热交换装置，也可通过螺纹套管把车有螺纹的变换器波导管的工作端拧固在热交换装置。为此，波导管和螺纹套管的末端做成楔形（錾形）。用这种方法安装，不用改动锅炉的结构，超声震荡沿锅炉金属结构传播并传入水中。
我厂生产的超声除垢装置既用在莫期科市和区属的大型热功企业上，也用在有自己锅炉房的企业中。这些锅炉房装有各式各样（如汽水式、水水式和热管式等）锅炉和热水器。必须指出，这些企业的锅炉常常是使用原有经过化学处理的自来水或自然水工作（直接使用原水）。尽管如此，有很长时间内，这些热机均保持着良好工作指标，其工作期限比没有用超声除垢装置时大大延长。
超声除垢装置最好用在事先机械或化学除过垢的热机或全新的热机上，这样可防止水垢沉积。因为在水垢很多的热机中，超声震荡会使水垢碎块大量脱落，堵塞水管。在这种情况下，必须对热机的参数进行更仔细监控，并增加排污次数以避出现事故。从另一方面看，超声震荡能震碎水垢并使其碎片随水流带走，因而可以利用APY对肮脏的热机进行超声清洗。当设备机械清洗不彻底时，就常用超声进行清洗。当使用APY的热机工作季节结束后，打开下汽包时，会发现大量被震碎的大块水垢碎片。