热交换器是飞机空调的重要部件,其散热表面结垢是国内民航飞机运行过程中普遍存在的问题。结垢导致热交换器性能会迅速下降,从而导致空调系统出现故障。严重的情况下甚至会导致换热器表面局部腐蚀乃至穿孔、断裂,严重影响设备的安全运行。本文对换热表面的污垢问题进行了较为系统的研究,主要包括以下内容:首先,分析飞机空调换热系统的工作原理,了解换热表面污垢的主要来源,利用收集的换热器表面污垢、换热器清洗水中的固体沉积物,以及户外空调的污垢进行元素分析,通过对比三者的结果确定飞机空调换热表面污垢的主要成分。结果表明,换热器表面的污垢主要来源于大气污染物,包括大气溶胶中可溶性离子、粉尘、飘尘、悬浮物、土壤颗粒等。污染物中不仅包含无机污染物,还包含有机污染物。其次,建立了薄液膜实验台,采用对比分析的方法,研究了换热表面洁净状态、柳絮附着时、有机污染物附着时,和存在残留清洗剂时的四种表面状态对析晶垢析出的影响,测量了四种状态下污垢的导热系数。结果表明,热交换器表面的柳絮等大尺寸固体附着物,会增加溶液中气泡的吸附点,从而显著促进污垢的生长,而且生成的污垢结构更加致密。然而,热交换器表面有残留清洗剂或被油污所覆盖时,污垢生长会受到一定程度的抑制,但油污和清洗剂残留物本身的热阻较大,对热交换器的传热系数影响较大。最后,本文根据污垢的成分和形态,制备出能够在热交换器表面顽固附着的模拟污垢,并利用模拟污垢研究了污垢的腐蚀性以清洗工艺的优化原理。实验表明,铝制热交换器对污垢的腐蚀性有一定的抵抗能力。但当污垢中存在卤族元素时,污垢会破坏其表面钝化膜,对其产生一定的腐蚀性。而且污垢中的碳颗粒还会加速腐蚀的发展。清洗工艺的实验表明:当超声波功率低于60%时,清洗剂的洗脱能力很差,适当的增加清洗剂中的H+浓度、温度和清洗浸泡时间,都会有效提高清洗剂的洗脱率。