高粘假塑性流体是生产生活中常见的流体，具有剪切变稀的特点。在工业生产过程中高粘假塑性流体的混合及传热、传质比牛顿流体要困难得多，影响了产品质量和生产效率，因此，如何强化高粘假塑性体系的混合成为当前研究的重要内容。目前，在气液固三相中，国内外对高粘假塑性流体的研究较少，其中比较典型的过程是黄原胶的发酵过程。黄原胶发酵中，随着发酵的进行，发酵液的粘度逐渐增加，发酵液呈现高粘假塑性流体的特点。黄原胶的发酵是好氧型发酵过程，反应器内氧气的供应以及热量的移出关系到发酵产品的质量和产量。因此，开发适应上述工艺要求的混合搅拌设备具有重要意义。实验前期的研究发现，对于以黄原胶溶液为代表的高粘假塑性流体的搅拌过程，最大叶片式桨的混合及传质性能较好，但是在工业实际放大过程中，反应器内换热系统的安装困难。因此，本文采用尺寸较小的标准涡轮桨（DT1）、改进涡轮桨（DT2）、轴流桨A315组合成不同型式的多层桨，在冷模反应器中对多层桨在不同转速、不同通气量下传质系数、传热系数、搅拌功率、温度分布等进行研究，以确定适用于高粘性流体的混合及传热、传质过程并有利于反应器放大的多层搅拌桨型。实验表明，组合桨中轴流桨作用方式不同对传热和传质的影响不同；而采用不同尺寸的圆盘涡轮桨对传热、传质的影响也不同。就轴流桨作用方式而言，DT1+A315+A315（上提）传热系数大于DT1+A315+A315（下压）的，但是，DT1+A315+A315（下压）的传质系数大于DT1+A315+A315（上提）的；就不同尺寸的圆盘涡轮桨而言， A315+DT2+A315传热系数大于A315+DT1+A315的。A315+DT1+A315传质系数大于A315+DT2+A315的。总的来说，A315上提式作用方式有利于传热；A315下压式作用方式有利于传质；小圆盘直径的涡轮桨有利于传热；大圆盘直径的涡轮桨有利于传质。通过多层桨与最大叶片式作用下的传质系数、传热系数及功率的对比发现：在同样单位体积功耗下，A315+DT1+A315组合桨的传热及传质系数均明显大于最大叶片式桨，这表明，如果合理地安排多层桨组合形式，多层桨在传质、传热方面的性能能够比最大叶片式桨更好，完全可以作为反应器放大使用的桨型。另外，本实验结果对其他高粘体系的混合研究有一定参考价值。