近年来,旋转泡沫填料反应器因其优异的传质效率而受到广泛关注。然而,由于这种新型搅拌釜式反应器内部结构复杂、流动形态多变,传统实验方法很难对其进行深入研究分析,进而无法对其建立有效的模型进行合理放大,同时目前针对搅拌器的传质研究亦不够深入,所以严重阻碍了旋转填料泡沫反应器在工业上的应用和推广。针对旋转泡沫填料反应器目前存在的问题,本实验以反应器内多相流动为着手点,通过高速摄像机等手段对其气泡和液体流动进行观测。之后以传质比表面积作为反应器多相传质过程的关键信息,通过化学吸收和光学观测法进行了探究,并构建了相应的数学模型,指导反应器科学设计和理性放大,主要结论如下:（1）采用高速摄像等技术考察了不同操作条件（转速、气量、贮液量）和反应器结构（填料尺寸）下的气泡形貌和液位变化,并根据填料外缘区的气泡甩出情况和漩涡深度的不同将反应器的流形划分为四个区域。状态Ⅰ—气泡不从泡沫填料外部甩出,直接从填料上方区域逃逸排出;状态Ⅱ—气泡逐渐从泡沫填料外缘甩出,甩出区域随转速增大从上而下不断增加;状态Ⅲ—气泡完全从填料外部甩出;状态Ⅳ—形成的漩涡尖部已经达到填料底部,整体流型不再发生明显改变。此外,转速增大,气泡数量变多,尺寸变小,反应器外壁液位整体变高,漩涡体积增大,漩涡尖离底高度减小,最后在300 rpm左右达到填料底部。贮液量增大时,液位高度增加,相同转速下气泡密度下降。填料尺寸减小时,液位高度减小,漩涡离底高度增大,气泡密度下降。此外,构建了一组操作关联式用反应器内四种气液流动形态,误差在±10%以内,说明关联式具有良好的预测性;（2）以填料外缘区及其上部区域的气泡为研究对象,研究操作条件和反应器结构对气泡平均尺寸,尺寸分布,速度和气含率的影响规律。结果表明,提高反应器的转速,气泡平均直径减小,气泡分布变窄,气泡平均合速度和气泡平均水平速度增大,气含率变大;当贮液量变大时,气泡平均直径变大,气泡尺寸分布宽度变宽,气泡平均合速度变化不大,气含率变小。在低转速（200 rpm）下,气量变大,气泡平均直径减小,气泡尺寸分布宽度变宽,在高转速（300 rpm）下,气量变大对气泡平均直径和气泡分布宽度影响不大。当填料尺寸减小时,气泡平均直径减小,气泡分布宽度变宽,气泡平均合速度减小,气含率减小。此外,构建了预测气泡平均直径和速度的无量纲关联式,误差分别为±20%和±5%以内,说明方程具有较好的预测性;（3）采用化学吸收法和物理拍摄法等方法研究了不同操作条件和反应器结构对传质比表面积的影响规律。结果表明,反应器的转速增加,其气液相间的有效传质比表面积增加。在转速小于300 rpm时,提高气量降低有效传质比表面积,转速大于等于300 rpm时,提高气量增大有效传质比表面积。填料孔径对反应器的有效传质比表面积影响不大,但是随着填料尺寸减小,有效传质比表面积减小。此外,在相同的体积功耗下,旋转泡沫填料反应器的有效传质比表面积是拉什顿搅拌器的1.5～2倍,证明反应器具有良好的传质性能。同时,基于实验数据构建了预测ae的操作关联式,预测值与实验值的偏差在±20%以内,体现了预测公式的合理性。本文通过对旋转泡沫填料反应器内多相流动及传质的研究,将为反应器的科学设计和优化提供理论依据,有望实现反应器的合理放大,促进其工业化应用。