水垢的成因及分析
一、 水垢的成因
由于水中的Ca、Mg、 SiO2、等离子因浓度、温度及酸碱度（PH）等的变化而形成难溶于水的CaCO3、MgCO3、Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaSiO3、MgSiO3、CaSO4、MgSO4、Ca3(PO4)2、Mg3 (PO4)2等物质而附着于管壁形成水垢。
水垢（scale）之种类及生成物质
水垢之种类 生成物质 水质
软质水垢 CaCO3、MgCO3、Ca(OH)2、Mg(OH)2 Ca2+，Mg2+多之水
软质、硬质水垢 CaSiO3、MgSiO3、Fe(OH)3、Fe2O3 SiO2及Fe3+多之水
硬质水垢 CaSO4、MgSO4 PH值低及SO42ˉ-多之水
多孔性硬质水垢 SiO2 SiO2多之水
泥状物质（sluege） Fe(OH)3、Ca3(PO4)2、Mg3(PO4)2 过量之碳酸系防锈剂及高浓缩水
污泥（slime） 藻类，细菌及灰尘之混合物 日光，大气污染，溶存盐类之浓缩
其他 油膜，沙土，灰尘 大气污染

二、 化学分析
１. CaCO3：
溶于水中之Ca及CO2会形成可溶性之Ca(HCO3)2,而Ca(HCO3)2经加热或碱反应会形成不溶性之CaCO3沉淀。
（１） 加热分解：
一般冷却水中皆含有Ca(HCO3)2，经过热交换器时，即被加热分解为CaCO3结晶水垢析出。
Ca(HCO3)2……　　CaCO3 ＋H2O＋CO2
　　可溶性　　　　　　　难溶性　

（２） 与碱反应：
当冷却水之PH值升高时，水质偏碱性，此Ca(HCO3)2即会分解析出CaCO3。
Ca(HCO3)2＋2OHˉ……　　CaCO3 ＋CO32ˉ＋2H2O
（３） 与CO32ˉ之反应：
CaCl2＋CO32ˉ……　　CaCO3 ＋2Clˉ
２. CaSO4：
当冷却塔吸入大气中SO2（由汽车排放废气或燃煤，油产生）而生成SO42ˉ时即析出CaSO4。
CaCL2＋SO42ˉ……　　CaCO3 ＋2Clˉ
３. Ca3(PO4)2：
当使用磷系水处理剂时，而形成Ca3 (PO4)2析出。
3CaCL2＋2 PO42ˉ……　　Ca3 (PO4)2 ＋6Clˉ
４. Ca(OH)2：
碳酸钙（CaCO3）加热分解后形成的氧化钙（ＣaO）水解形成Ca(OH)2。
CaCO3……　　CaO＋CO2

　　　　　加热
CaO＋H2O…… Ca(OH)2
５. CaSiO3、MgSiO3：
CaCO3与水中SiO2 所形成的天然矽酸（H4SiO4）反应形成CaSiO3。
CaCO3 ＋H4SiO4……　　CaSiO3＋H2O＋CO2

MgCO3＋H4SiO4…… MgSiO3＋H2O＋CO2

三、 水垢对热、电效率的影响
一般热交换系统，如有水垢生成时，因一般水垢的热传导率只有软钢的1/40，因此其热效率将大受影响，而配管中的水垢亦会造成管路抵抗之增加，而使用电提高，如此工厂总能源（电力、燃油）的耗费增加。例如一般冷冻机的配管垢厚为0.15—0.8mm时，其用电将增加1.5—3.5%。
垢对燃料消费量及冷冻能力的影响
垢的厚度 燃料消费量（%） （冷水温度不变时）冷冻能力（%）
0.2m/m 增加6% 下降至95%
0.4m/m 增加15% 下降至84%
0.6m/m 增加25% 下降至76%
0.8m/m 增加32% 下降至72%
垢对使用电力的影响
垢之厚度 电力损耗率（%）
0.1m/m 增加3%~12%
0.2m/m 增加7%~17%
0.3m/m 增加11%~21%
0.4m/m 增加16%~26%
0.5m/m 增加20%~30%
0.6m/m 增加23%~34%
0.7m/m 增加27%~37%
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