气液两相流广泛存在于大自然,工业和人类生活中,研究气泡在液相中的上升行为及传质规律对相关工艺过程效率提高及能耗降低具有重要指导意义。由于幂律流体复杂的流变特性,可溶性气泡在幂律流体中的上升行为和传质规律更加复杂,因此,关于可溶性单CO₂气泡在剪切稀化幂律流体中的上升行为和传质规律需要进一步研究。本文主要研究内容如下:（1）利用高速摄影技术和数字图像处理技术研究清水和不同质量分数CMC水溶液（剪切稀化幂律流体）中单CO₂气泡的上升行为,考察气泡尺寸和溶液流变特性对气泡上升行为的影响规律。研究发现,清水中气泡尺寸、形状以及运动速度波动较为剧烈,同时气泡在上升过程中呈之字形摆动的运动趋势。在CMC水溶液中气泡形状和运动速度较为稳定,气泡在上升过程中的直径随传质过程的进行逐渐减小;CMC水溶液较高的表观粘度限制了气泡的运动行为,因此在CMC水溶液中,气泡基本呈直线型上升的运动趋势。引入Re、Mo、We无量纲数表征CMC水溶液中气泡的受力,拟合结果表明关联式能较好的描述单CO₂气泡在非牛顿流体中的运动和变形状况。（2）结合气泡上升行为参数,研究单CO₂气泡在清水和CMC水溶液中传质系数的变化规律,同时考察气泡尺寸和溶液流变特性对气泡传质行为的影响规律。对比气泡k_L实验值和理论值可知,在清水中,通过Higbie公式得到的k_L理论值更加接近其实验值,在CMC水溶液中,可以利用Fr?ssling公式预测CO₂气泡的k_L。根据气液界面活动性判断标准发现清水的气泡处于活动界面状态,而在CMC水溶液中,除质量分数较低的CMC水溶液中的较大尺寸气泡处于从刚性界面状态向活动界面状态转变的过渡状态外,气泡基本处于刚性界面状态。研究发现,气液两相界面状态影响气泡传质行为,界面活动性越好,其传质性能越强。（3）通过计算CMC水溶液中单CO₂气泡的传质总量,研究了气泡在溶液中的停留时间对气泡传质性能的影响。研究发现,在不同质量分数CMC水溶液中,气泡停留时间是影响气泡传质行为的重要因素。随着CMC水溶液的质量分数增加,由同一针径生成的CO₂气泡的气体扩散量增加。