搅拌槽在冶金、制药、造纸和能源等化工生产领域有着广泛的应用。搅拌桨是搅拌反应器的核心部件,其构型和操作条件是影响搅拌反应器性能的重要因素。前期初步研究表明:新发明的向心桨具有优异的性能,但尚未有系统地研究。为丰富向心桨的性能数据,本论文共有四章内容,对安装有向心桨、Rushton桨、三斜叶桨和穿流桨四种单层桨搅拌槽内的宏观混合特性,以及气液传质效率进行了系统研究,详细考察了桨型、搅拌转速,以及离底高度等因素对搅拌槽内混合特性、功率特性、混合效率和气液传质性能的影响,以期为向心桨日后的工业放大和应用提供基础理论依据。第一章,绪论。详细阐述了搅拌桨桨型,特别是径流式搅拌桨、轴流式搅拌桨、向心浆和组合浆的发展;同时对宏观混合时间和传质系数的研究结果、提出的内在关系和结论、研究方法进行了阐述;特别是气液传质系数反映搅拌槽特性的关键参数、传质过程为控制步骤的反应,以及对反应器的设计所起的作用进行了描述。第二章,描绘了搅拌桨桨型气液传质系数、宏观混合时间和功率测量的实验方法。在混合特性的研究过程中,本文使用了电导率法测量单层桨搅拌槽的宏观混合时间,通过扭矩法测量搅拌桨的功率;而在气液传质特性研究过程中,使用流加亚硫酸钠法,测量了单层将搅拌槽内的气液传质系数。第三章,研究了单层桨搅拌槽内的宏观混合特性,研究发现:随着搅拌转速的增加,四种桨型的宏观混合时间均逐渐减小,搅拌桨的功率则逐渐增大。在相同转速下,四种桨型中Rushton桨的功率消耗最大,三斜叶桨功率消耗最小,向心桨的功率消耗仅仅比三斜叶桨高。随着离底高度的增加,四种桨型对应的混合时间呈现不同的变化趋势,离底高度对桨叶功率准数也有一定影响。在影响混合效率的因素中:搅拌转速>桨型>离底高度。评价是向心桨的混合效率最高。第四章,研究了单层桨搅拌槽内的气液传质效率,研究表明:随着搅拌转速的增加,四种桨型的气液传质系数都逐渐增加。在相同的转速下,三斜叶桨的气液传质系数是最低的,不适合应用带有气液传质的反应器中。随着离底高度的增加,四种桨型的气液传质系数变化呈现出了不同的规律。通过比较相同功耗下的气液传质系数,发现在高功耗下,向心桨的气液传质系数最高且具有良好的气液传质性能。