當物體振動時會發出聲音。科學家們將每秒鐘振動的次數稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲。人類耳朵能聽到的聲波頻率為20～20，000赫茲。當聲波的振動頻率大于20000赫茲或小于20赫茲時，便聽不見了。因此把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。
超聲波除垢設備主要是利用超聲波的“空化”效應、“活化”效應、“剪切”效應、“擬制”效應，使用強聲場處理流體，讓流體中成垢物質在超聲場作用下，其物理形態和化學性能發生一系列變化，使之分散、粉碎、松散、松脫而不易附著管壁形成積垢。
1、“空化”效應：
超聲波振動在液體中傳播的音波壓強達到一個大氣壓時，其功率密度為0.35w/cm2，這時超聲波的音波壓強峰值就可達到真空或負壓，但實際上無負壓存在，因此在液體中產生一個很大的壓力，將液體分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空，它在超聲波壓強反向達到大時破裂，由于破裂而產生的強烈沖擊將物體表面的污垢撞擊下來。這種由無數細小的空化氣泡破裂而產生的沖擊波現象稱為“空化”現象。
2、“活化”效應：
超聲波在液體中通過“空化”作用，可以使水分子裂解為H·自由基OH·自由基。而OH·自由基與積垢物質離子可以形成諸如CaOH、MgOH等的配合物，從而增加水的溶解能力，使其溶解積垢的能力相對提高，也就是說，超聲波能提高流動液體和積垢物質的活性，使積垢物質在液體中形成分散沉積體而不在管壁上形成硬垢。
3、“剪切”效應：
當超聲波由結垢換熱器金屬外表面向里傳播時，即會引起金屬換熱界面上的垢質隨金屬振動，但由于垢質和金屬的性態和彈性阻抗不同，垢質與金屬會在換熱界面上形成剪切應力作用。作用導致界面上的垢質層疲勞、裂紋、破碎而脫落，這就是剪切效應。
4、“抑制”效應：
通過超聲波的作用改變液體主體的物理化學性質，能抑制水中離子在壁面處的成核和長大。因此，減少粘附于換熱面上成垢離子的數量。實踐研究證明，超聲波作用時間越長防止成垢物質結垢效果越佳。總之，水在超聲波作用下，當超聲波能量足夠大時，即“功率超聲”能夠在常溫、常壓的環境條件下，使傳導介質中產生短促的，局部的，極大的高溫、高壓、高強電場的物理環境，液體會產生所謂的“聲空化效應”從而引發許多力學、物理、化學、生物等效應，達到液體中防垢、除垢目的。
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