随着经济的急速发展,能源的供给与需求之间的矛盾逐渐凸显。换热器作为热量传递的主要设备,在农业工程、采暖供热、工业生产等领域对能源的利用效率起着举足轻重的作用。其中板式换热器因性能优良、结构紧凑,价格适中,在各领域广泛应用。板式换热器虽然具有诸多优点,但内部板式换热片的清洗却是一个难题。板式换热器的换热片清洗方法很多,水射流清洗技术因其具有节能、环保、避免酸碱侵蚀和延长板式换热片使用寿命等优点而受到广泛应用。本论文针对该清洗方法,研究设计了一种适合板式换热片的空化水射流喷嘴。为优化空化水射流喷嘴结构,本论文以圆柱段长度、扩散段长度、扩散角和靶距为变量因素,选择喷嘴出口射流速度为目标函数,采用单因素和四因素三水平响应面优化的方法,最终确定空化水射流喷嘴最优结构参数为圆柱段长度为3 mm、扩散段长度为4 mm、扩散角为45°和靶距为9 mm。确定空化喷嘴的最优结构参数后,采用ICEM CFD软件构建空化喷嘴模型并进行网格划分,运用ANSYS FLUENT软件,应用RNG k-ε湍流模型,采用Mixture混合模式和标准壁函数方法,对空化喷嘴的流场进行了数值模拟,获得其速度场、压力场和气相体积分数的分布特点。为验证模拟结果的正确性,依托清洗试验测试平台,采用S型压力传感器对空化喷嘴的射流打击力进行试验测试,并与数值模拟结果进行了比较。结果表明,二者变化趋势一致并且基本都呈线性变化规律。通过对BR0.6B（B）-1.0-120-E型板式换热片进行清洗效果试验发现,在相同工况和相同清洗时长下,随着入口压力的增大,清洗效果愈加明显。试验中对不同靶距下清洗面积进行测量,得到空化喷嘴清洗面积随着靶距的增长呈先增大后减小的变化规律。当靶距为9 mm时,空化喷嘴清洗面积最大,清洗效率最高。本文揭示了板式换热片空化水射流的清洗机理,研究成果为空化水射流清洗的推广应用提供了理论基础与科学依据。