霜是由冰晶體、空氣和水蒸氣混合而成的一種多孔介質，霜的構成在很大程度上依賴于霜的形成過程。為了簡化結霜過程的分析，我們可以把霜的形成過程成三個階段：霜的發生期、霜的成長期、霜的成熟期，如圖3.1：
一，霜的發生期
冷表面冷卻降溫過程中，當周圍空氣的溫度低于露點溫度時，冷壁表面會附著一層薄的水層。當溫度繼續下降到水的三相點溫度或者更低的溫度時，水層凝結成薄冰層。當溫度繼續下降到0℃并保持穩定時，空氣中的水蒸氣會在薄冰層表面凝華成結晶胚胎，它們相距一定的距離。此后，空氣中的水蒸氣僅向這些結晶胚胎凝華，使胚胎沿著垂直于壁面的方向生長形成均勻分布的柱狀的霜晶體。此時，霜層高度逐漸增長，其增長率最大，而霜的密度相比之前有降低的趨勢。這一階段與主流空氣中的水蒸氣密度和霜表面水蒸氣密度之間的密度差、換熱器表面的溫度、空氣的含濕量有關。在相同的水蒸氣密度差下，換熱器表面的溫度越低，霜的冰晶體的成長速度就越大。
二，霜層生長期
進入霜層生長期后，柱狀結晶的項部開始分枝。從這以后，由于枝狀結晶的相互作用，各個分枝逐漸相互連接形成網狀的霜層，進而使霜層表面趨于平坦。由于分枝和網化，這期間霜層高度增長緩慢，而密度增長比較快。同時，由于空氣中的水蒸氣通過霜表面繼續向霜層內部進行擴散并凝華，使得霜層高度增長緩慢以及密度增長加快的趨勢加劇。隨著時間的推移，換熱器表面的霜逐漸成長為穩定的霜層。
三，霜層充分生長期
當霜層表面幾乎成為平面時，進入霜層充分生長期。此后，霜層的形狀基本保持不變。由于霜層高度的增加，當主流空氣溫度大于0℃時，霜層最頂端的溫度也會逐漸升高到0℃，這樣，霜的表面開始融化。融化產生的水滲入霜層內部并在內部形成凍結，霜表面得溫度隨之降低至0℃以下，于是結霜又在霜表面進行。這樣，“融化一凍結一融化”的過程反復進行著，直到達到平衡的霜的形成為止。
