换热设备表面容易沉积污垢,这些污垢会提高换热设备表面的污垢热阻,影响设备的换热效率,进而造成大量的经济损失。本文选取CaCO3污垢作为管路中污垢代表,CaCO3是析晶污垢中最常见的污垢,同时析晶污垢也是污垢中最具代表性的一类。为了降低沉积在换热表面的CaCO3污垢所带来的危害,提高换热效率,常见使用的方法就是将阻垢剂加入到循环工质中。海藻酸钠（Sodium Alginate）具有良好的抑制CaCO3污垢特性,且不具有任何毒性,可降解且对生态环境没有任何污染,符合当下阻垢剂的要求。本文采用实验和分子动力学模拟两种方法研究海藻酸钠对CaCO3污垢的阻垢特性。静态实验中,分别用p H位移法和电化学方法验证出海藻酸钠具有良好的阻垢性能。接下来通过动态实验法来探究海藻酸钠抑制CaCO3污垢的生长特性。通过流动实验得出,在0-10mg/L的浓度范围内,海藻酸钠的阻垢效率随浓度的增加而增加。当浓度为10mg/L时,阻垢效果最佳。当浓度一定时,在30℃到50℃的范围内,提高实验流动工质的温度,会减少换热表面的污垢热阻,从而提升阻垢效果。在60 kg/h到100kg/h的质量流量范围内,提高流动工质的质量流量,随着流体流速的增加,换热表面的污垢热阻降低。三种方法均证明了可以有效地抑制CaCO3污垢的生长。为了探究海藻酸钠在分子层面的阻垢机理,且实验不能明确解释阻垢机理,本文采用分子动力学模拟的方法,探究海藻酸钠在微观的层面上与不同的方解石晶面（110,104,1-10）存在的相互作用。第一步先模拟了无水条件下海藻酸钠与方解石不同晶面间的相互作用,分析了吸附构型和相互间结合能,对比三个生长晶面的结合能后,晶面间存在着明显差异,海藻酸钠与方解石（110）生长晶面结合最为牢固,其次是方解石（1-10）晶面,相对最弱的是方解石（104）晶面。为了探究海藻酸钠具有阻垢特性的功能基团,分析了海藻酸钠上不同功能基团的氧原子与方解石钙原子的径向分布函数,通过模拟得出海藻酸钠分子主要是由分子链上羟基与方解石晶面形成化学键来进行吸附的。为了模拟流动工质中真实情况,接下来模拟了有水条件下温度和聚合度对阻垢特性的影响,通过分析相互间的结合能、径向分布函数以及海藻酸钠的形变能揭示出影响规律。当温度提升时,结合能并无明显变化趋势,当聚合度改变时,随着聚合度的增加,结合能也随之增加。径向分布函数方面,观察到三个晶面都在2.2?位置出现了明显峰值,峰值出现位置接近,在三个方解石生长晶面上,并未出现函数峰值随温度成比例变化的情况。当在同一热力学温度下,海藻酸钠在方解石三个晶面上出现的概率都是随着聚合度的增加而减少。最后模拟了有水条件下浓度对海藻酸钠阻垢特性的影响,海藻酸钠分子在三个方解石晶面上的结合能都随着海藻酸钠的浓度的增加而增加,随着海藻酸钠分子在体系中的个数增加,在方解石三个晶面上的径向分布函数峰值都是逐渐变小的。在不同浓度下,海藻酸钠与方解石各晶面间均于2.2?附近处出现第一个明显的峰,2.6?处出现第二个峰,表明海藻酸钠与方解石晶体之间通过化学键结合在一起,形成较强的相互作用。