超重力旋转床是一种强化化学工业过程的新型反应器。它通过离心力模拟超重力环境，将进入超重力旋转床内的液体高度剪切而分散，减少了传质阻力，增加了传质比表面积，能极大的强化液-液混合和气-液传质过程。　　 混合过程很复杂，它包含宏观混合、介观混合和微观混合三个阶段。宏观混合是指发生在整个反应器尺度上的混合，微观混合是指变形的流体微元上的分子扩散过程，介观混合是介于这两者之间尺度上的混合过程。宏观混合和介观混合对微观混合过程有着重要的影响，它们决定了微观混合的环境。　　 超重力旋转床在液-液混合反应方面的应用主要是纳米材料的制备。在纳米材料制备过程中，为了获得均一分布且粒度小的纳米颗粒，需要化学反应器提供一个均匀的环境，使分子程度上的混合(微观混合)先于化学反应完成。而旋转床提供了这样一种均匀的微观混合环境，利用旋转床制备的纳米颗粒具有颗粒尺度小、粒度分布窄的优点。然而由可视化研究证实超重力旋转床中存在局部的不均匀性，即旋转床内的宏观和介观混合过程存在不均匀性。这种不均匀性主要是由于液体的非预混的进料方式造成的，因此本文提出一种预混进料的方法，对旋转床的宏观和介观混合加以改善，从而改善了旋转床内液体的微观混合环境。　　 超重力旋转床在气-液反应方面的应用比较广泛，主要有吸收、精馏等化学工业过程。相对于传统的化学反应器，超重力旋转床提高了液相总传质系数kLα约为1～2个数量级。然而，关于旋转床内的传质过程的基础数据比较缺乏。因此，本文利用高速摄像机对旋转床空腔区的液滴速度和尺寸进行了测量，利用化学方法对填料有效传质比表面进行了测定，根据表面更新模型对填料的传质分系数进行了计算。本论文主要研究内容如下：　　 1、基于旋转床的特点，设计了预混合分布器，采用化学方法对装有预混合分布器的旋转床微观混合性能进行了研究，研究表明采用预混合分布器后，旋转床的微观混合性能大大增强。同时对比研究了微反应器和side-Tee混合器的微观混合性能。通过团聚模型计算得到旋转床的微观混合时间为10-5～10-4s。　　 2、采用高速摄像技术对旋转床空腔区的液体流动形态进行可视化研究，测定了液滴直径和速度。液滴直径的范围在0.15～0.9mm，通过定义切向相对速度差，得到设计中的最小填料厚度为10cm。通过可视化结果可以证实旋转床存在流动端效应区。　　 3、通过在填料外侧设置取样装置，排除了空腔区内传质的影响，对旋转床填料的有效传质比表面进行了测定。得到传质比表面随填料半径的变化而变化，范围在200-7500m-1变化。　　 4、基于表面更新理论，依据可视化结果，建立了超重力旋转床传质模型，模型预测的液相体积传质系数与实验测定值的误差在±15％范围内。