超聲波除垢法的原理在于用超聲波振蕩使熟交換器的金屬結構及其中的水也產生振蕩，在這些振蕩的作用下，水中的硬度鹽開始結晶，并不會附著在以同樣超聲頻率振蕩的管壁上。管壁的振動一方面防止在水中尚未完全結晶的鹽沉積在管壁上面；另一方面，它有助于把剛形成的0.2毫米以下的尚不堅硬的松脆水層振碎。

振碎水垢層的機理如下：在管子產生的橫向振動的作用下，沉積在水管上面的水垢層也開始振振動。經多次橫向振動的結果。水垢中出現了微小的裂痕。在超聲振動的作用下，水滲透到水垢層里面，因在毛細管中，對液體運動的阻力大大減小(科努瓦諾夫效應)。當水進到熾熱的管壁里面，便開始膨脹甚至沸騰，從而產生汽泡，這些汽泡推動裂痕的邊緣，使水垢脫離管壁。隨后，在己清理的表面上，又開始生成新的水垢層，當水垢層達到前述的厚度時,超聲波又重新將其振碎，從而達到某種動力上的平衡。在這過程中,管壁的傳熱效率并沒有降低。因為振落并被水流帶走的水垢碎片，帶走它從管壁獲得的熱能，并在流走過程中，把熱能傳給水。

超聲波的作用不僅在于防止水垢形成，保持熱功裝置的輸出參數，而且能提高輸出參數(熱效率)。這是因為管壁和水的振動能產生微細水流，而管壁振動又能降低液體阻力，加大水流流速，從而增大管表面的傳熱效果。通常在使用超聲波的情況下，鍋爐中均含有空氣中的氧氣,這些氧氣儲藏在水管內表面細小損傷的微小縫隙中，超聲振動降低液體阻力的結果，使水流能易地把氧氣從這些細小縫隙中帶走，從而避免水管金屬被氧腐蝕。