换热设备结垢是困扰企业生产的一道难题,超声波防除垢技术是一种新兴的防除垢技术,具有很多传统防除垢方法所不具备的优点以及良好的防除垢效果。论文主要从有限元仿真的角度针对超声波防除垢的两种主要原理进行模拟,对于推广这一技术以及指导设备安装选型具有参考意义。超声空化效应是超声波防除垢的重要原理之一,利用Fluent软件UDF用户自定义函数实现振动边界的压力脉动变化,分别模拟得到不同工况下流场中压力和气含率随时间变化规律以及流场中气相的分布。基于ANSYS/LS-DYNA显式动力分析来计算换能器高频振动作用下壳体和管箱的结构响应,重点分析了垢层与换热器内壁间剪应力的变化分布规律,发现环向、轴向和径向剪应力在除垢过程中都能起到作用。针对换能器与换热器外壁连接处在连续高频振动作用下可能出现的疲劳破坏,借鉴压力容器应力评定的思想,对关键处的应力进行线性化处理,根据这些位置的应力变化幅度Sa和材料S-N曲线来进行疲劳寿命分析。提出了一种可以实时在线对换热设备进行污垢监测和防除垢效果评价的方法,结合某换热器测得的参数,验证了其可行性。