搅拌混合操作在化工、制药、食品、冶金以及造纸等过程工业中有着广泛的应用。实际混合过程中一般兼有宏观混合和微观混合。搅拌器的微观混合性能对有快速复杂反应加入的过程工业生产有着重要影响,反应的转化率、产物分布以及最终的产品质量与搅拌器的微观混合性能有着密切联系。现有微观混合研究,大多采用串联竞争反应体系作为微观混合性能表征的方法,所研究的搅拌器类型也多数以Rushton圆盘涡轮或翼形桨等适于低粘体系的单轴桨为主,而对于在过程工业中有广阔应用前景的宽粘度域适用性同心双轴搅拌器的微观混合性能研究不够深入。因此,其微观混合性能的研究将对该类型搅拌器的优化设计与推广应用大有裨益。本文通过实验研究和数值模拟方法,对同心双轴搅拌器在粘稠体系下的微观混合性能进行了研究。采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系通过实验表征了三种带有不同内桨的同心双轴搅拌器的微观混合性能,分析了不同内桨类型、内外桨功率、加料位置、内桨桨径、转动模式以及体系粘度等因素对同心双轴搅拌器微观混合性能的影响规律。同时建立了适用于同心双轴搅拌器微观混合系统的数学模型,进一步通过数值模拟分析了桨叶区不同位置加料以及内桨离底距离对微观混合性能的影响,比较了三种带有双层内桨的同心双轴搅拌器在不同转动模式下的微观混合性能,并且从搅拌釜内局部能量耗散率ε和湍动能k的角度阐释了微观混合的机理。结果表明,粘稠体系下,内桨组合为PBTD-6+Rushton的同心双轴搅拌器在径向桨所在的下桨叶区加料时微观混合性能最好。因此,建立了此种优势桨型作用下表征其微观混合性能的离集指数工程预测模型,为此类搅拌器的选用提供参考和理论支持。