木质纤维素的预处理是实现其有效利用的关键工艺过程,高固体含量下的预处理工艺因其能够极大的降低工艺成本而成为预处理技术的发展趋势,与之相匹配的预处理反应器的研究与开发已成当务之急。由于高固体含量下木质纤维素物料的特殊性,反应器中需要机械搅拌强化传热和传质过程,本研究选择的是在处理高固体含量和高粘度的物料的混合过程表现良好的螺带搅拌桨。首先,本研究通过玉米秸秆与水分的预混合试验确定最佳的d/D=0.9。随后,在三个不同尺度的冷模搅拌槽中研究了影响玉米秸秆与水分混合时间和能耗的因素,包括：装料量、搅拌转速、颗粒粒径分布和含湿量,其中混合的快慢和能耗主要是取决于玉米秸秆颗粒之间的相互碰撞频率和摩擦力的大小。反应器研究的前提条件是对所处理物料的流变学性质的研究,本文赋予木质纤维素物料表观粘度的概念,并使用间接的测量方法测定了不同含湿量下的玉米秸秆和预处理玉米秸秆的幂律模型参数,结果表明,玉米秸秆和预处理玉米秸秆均表现出剪切变稀的性质,且随着含湿量增加,剪切变稀的强度变弱。最后,本研究建立了包含流体幂律模型的CFD模型,并根据不同尺度搅拌槽下的功率和混合时间数据进行了验证,结果吻合良好。本研究为极限高固体含量木质纤维素搅拌预处理反应器的开发提供了依据,也为高固体含量物料的流变学性质测量提供了可借鉴的方法。