开发结构合理的高电流密度的氯碱工业离子膜电解槽有助于减少由于气滞层热量对离子膜的损伤、延长离子膜的使用寿命,有助于降低槽电压、降低能耗,从而节约氯碱工业的生产成本,推进氯碱产业节能发展。本文以某公司自然循环离子膜电解槽为研究对象,采用流体力学软件对三种槽型阳极室内流场特性进行数值模拟比较分析,得出依据气滞层中气体体积分数或槽内液体循环量大小评价电解槽性能时存在矛盾,提出以气体返混程度大小作为评价指标,衡量电解槽性能,指导电解槽的开发设计。采用正阶跃法和脉冲示踪法分别对槽内气体停留时间分布进行了实验测定和数值模拟研究,分别得到了不同运行工况下槽内气体停留时间分布,以适应高电密电解槽操作运行。研究得出:气体返混程度可以作为离子膜电解槽性能评价指标;不同电密下气体产生量对槽内气体返混程度影响较大,液体进口流量对槽内气体返混程度影响较小。对分离室和循环板结构进行了改进,考察了改进后电解槽内的气体返混程度,评价了电解槽性能,指导电解槽开发设计。结果表明:分离室后开口、分离室加小圆管的电解槽内气体返混程度小;无循环板的离子膜电解槽内气体返混程度最大;北化机外堰盒新式离子膜电解槽槽内气体返混程度较小。