霜是由冰晶体、空气和水蒸气混合而成的一种多孔介质，霜的构成在很大程度上依赖于霜的形成过程。为了简化结霜过程的分析，我们可以把霜的形成过程成三个阶段：霜的发生期、霜的成长期、霜的成熟期，如图3.1：
一，霜的发生期
冷表面冷却降温过程中，当周围空气的温度低于露点温度时，冷壁表面会附着一层薄的水层。当温度继续下降到水的三相点温度或者更低的温度时，水层凝结成薄冰层。当温度继续下降到0℃并保持稳定时，空气中的水蒸气会在薄冰层表面凝华成结晶胚胎，它们相距一定的距离。此后，空气中的水蒸气仅向这些结晶胚胎凝华，使胚胎沿着垂直于壁面的方向生长形成均匀分布的柱状的霜晶体。此时，霜层高度逐渐增长，其增长率最大，而霜的密度相比之前有降低的趋势。这一阶段与主流空气中的水蒸气密度和霜表面水蒸气密度之间的密度差、换热器表面的温度、空气的含湿量有关。在相同的水蒸气密度差下，换热器表面的温度越低，霜的冰晶体的成长速度就越大。
二，霜层生长期
进入霜层生长期后，柱状结晶的项部开始分枝。从这以后，由于枝状结晶的相互作用，各个分枝逐渐相互连接形成网状的霜层，进而使霜层表面趋于平坦。由于分枝和网化，这期间霜层高度增长缓慢，而密度增长比较快。同时，由于空气中的水蒸气通过霜表面继续向霜层内部进行扩散并凝华，使得霜层高度增长缓慢以及密度增长加快的趋势加剧。随着时间的推移，换热器表面的霜逐渐成长为稳定的霜层。
三，霜层充分生长期
当霜层表面几乎成为平面时，进入霜层充分生长期。此后，霜层的形状基本保持不变。由于霜层高度的增加，当主流空气温度大于0℃时，霜层最顶端的温度也会逐渐升高到0℃，这样，霜的表面开始融化。融化产生的水渗入霜层内部并在内部形成冻结，霜表面得温度随之降低至0℃以下，于是结霜又在霜表面进行。这样，“融化一冻结一融化”的过程反复进行着，直到达到平衡的霜的形成为止。
