当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。人类耳朵能听到的声波频率为20～20，000赫兹。当声波的振动频率大于20000赫兹或小于20赫兹时，便听不见了。因此把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。
超声波除垢设备主要是利用超声波的“空化”效应、“活化”效应、“剪切”效应、“拟制”效应，使用强声场处理流体，让流体中成垢物质在超声场作用下，其物理形态和化学性能发生一系列变化，使之分散、粉碎、松散、松脱而不易附着管壁形成积垢。
1、“空化”效应：
超声波振动在液体中传播的音波压强达到一个大气压时，其功率密度为0.35w/cm2，这时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压，但实际上无负压存在，因此在液体中产生一个很大的压力，将液体分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空，它在超声波压强反向达到大时破裂，由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污垢撞击下来。这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为“空化”现象。
2、“活化”效应：
超声波在液体中通过“空化”作用，可以使水分子裂解为H·自由基OH·自由基。而OH·自由基与积垢物质离子可以形成诸如CaOH、MgOH等的配合物，从而增加水的溶解能力，使其溶解积垢的能力相对提高，也就是说，超声波能提高流动液体和积垢物质的活性，使积垢物质在液体中形成分散沉积体而不在管壁上形成硬垢。
3、“剪切”效应：
当超声波由结垢换热器金属外表面向里传播时，即会引起金属换热界面上的垢质随金属振动，但由于垢质和金属的性态和弹性阻抗不同，垢质与金属会在换热界面上形成剪切应力作用。作用导致界面上的垢质层疲劳、裂纹、破碎而脱落，这就是剪切效应。
4、“抑制”效应：
通过超声波的作用改变液体主体的物理化学性质，能抑制水中离子在壁面处的成核和长大。因此，减少粘附于换热面上成垢离子的数量。实践研究证明，超声波作用时间越长防止成垢物质结垢效果越佳。总之，水在超声波作用下，当超声波能量足够大时，即“功率超声”能够在常温、常压的环境条件下，使传导介质中产生短促的，局部的，极大的高温、高压、高强电场的物理环境，液体会产生所谓的“声空化效应”从而引发许多力学、物理、化学、生物等效应，达到液体中防垢、除垢目的。
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