蒸发器是食品、医药、冶金、石油化工等多行业的高能耗换热设备。在料液浓缩过程中，蒸发设备普遍存在着严重的结晶垢问题，大大降低了设备生产效率，同时对于强制循环蒸发器而言，循环泵的使用也大幅增加了能源的消耗。基于蒸发器自然循环流动特点，研究了一种可同时用于强制循环的往复螺旋在线清洗技术。该技术清洗机构由一段小弹性系数的往复弹簧和一根防除垢工作螺旋串联而成，依靠加热管内汽液两相流速度场脉动特性实现螺旋往复运动而达到完全清洗目的。为此，进行了如下研究：（1）往复螺旋动力学可行性及往复机构参数冷模优化试验：以空气和水为试验介质，建立单U型管自然循环试验台，对气体体积流量、循环流速、工作螺旋往复行程三者间对应关系进行试验，论证了往复螺旋振动清洗技术方案的动力学可行性问题；然后在方案可行的基础上，初步优化往复弹簧弹性系数K，工作螺旋螺距P、工作螺旋外径D，在管规格为38×2×2000mm条件下，三者较优参数为往复弹簧弹性系数K=7.6～8.2N/m、工作螺旋螺距P=10～11mm、外径D=25～27mm。（2）往复螺旋技术方案在实际蒸发器中的可行性研究：从当量推动力及动力温度两个角度对冷模结果进行理论分析，以判断实际蒸发器下技术方案是否可行。最后通过热模试验数据对理论可行性分析进行了验证，结果表明理论分析与试验结果吻合较好。（3）循环流量的关联计算式研究：采用量纲分析法，得到了描述自然循环过程的5个无量纲数；在单管常压蒸发试验数据的基础上，推导得到了计算循环流量的无量纲函数式0.9590.1680.0430.0430.39221345，经试验验证，满足常压蒸发条件下循环流量的计算要求。（4）自然循环流速数值模拟：从往复机构运动所需的流速条件入手，分别模拟了冷热态下系统可达的循环流速，以试验数据为比较基准，分析得到冷热态下的模拟值与试验值的相对误差都不高于20%，可有效作为试验设计依据。（5）往复螺旋动力学的热模中试试验：以水为试验介质，设计了共6根加热管的常压蒸发中试试验台，对冷模试验结果进行了验证及进一步的优化，并在优化参数的基础上得到了工作螺旋轴向往复行程、循环流速与传热温差之间的关联图表。结果表明，在加热管为38×2×2000mm的常压蒸发下，当往复弹簧弹性系数K在7.0～8.0N/m、工作螺旋螺距P与管内径之比在0.676～0.764，且传热温差大于18℃时，系统循环流速不低于0.57m/s，工作螺旋的往复行程已能稳定的大于一个螺距，满足均匀除垢的需求。