氮化硅发热体是新型开水器加热器，然而表面结垢问题造成发热体断裂，影响开水器质量，制约其发展。为解决该问题，本文采用实验与数值模拟相结合的手段进行分析。首先，通过对比实验，得出超声波/磁场对水箱壁面有明显的防垢作用。其次，通过超声波/磁场结垢对比实验，得出超声波/磁场有增加发热体表面结垢量的作用，超声波、磁场作用下，发热体结垢量分别增加41.21%、158.71%；超声波/磁场有降低水垢密实程度的作用，磁场使水垢密实程度降低的幅度较大；超声波增大水垢与发热体之间牢固度，磁场则降低水垢与发热体之间牢固度，磁场作用下，接触面积百分含量减少12.31%；超声波有降低发热体加热速度的作用，磁场则有提高发热体加热速度的作用，其加热速度为2.20kg/min，相对于空白项提高5.19%；磁场作用下，热水水质得到提高。综合考虑水垢对发热体加热速度的影响及磁场对水质的影响，磁场可用于发热体表面结垢问题，解决发热体的断裂问题；分析超声波/磁场作用下，发热体表面结垢机理，得出超声波/磁场都缩短水垢成核诱导期，加快小晶核形成，小晶核比表面能大，易于在发热体表面附着长大，从而增加发热体表面结垢量，而磁场作用下，小晶核定向排列，水垢密实程度及与发热体表面牢固度低。最后，通过数值模拟，对发热体参数进行优化，降低发热体表面温度，从而起到防垢作用。得出发热体应采用顶部两根发热体放置角度为90度，中部与底部共四根发热体放置角度均为45度的放置方式，该排列下，发热体表面温度降低2.14%。实验验证下，新设计较原设计加热速度增加1.90%，体现新设计传热系数大，可降低发热体表面温度，同时验证了数值模拟的准确性。综上，采用磁场处理技术与新开水器发热体结构相结合的方式，可解决开水器发热体断裂问题，并提高热水水质。