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化工生产在我国国民经济建设中占有很重要的地位，而反应釜是化工生产中实现化学反应的主要设备之一。由于反应过程受外界温度、反应物质不同、浓度等因素影响较大，且系统本身具有较大的时变性和滞后性，从控制的角度来看，反应釜属于最难控制的过程之一[1]。生产过程经常在高温、高压、易燃、易爆等环境下进行，生产的安全性至关重要，因此高性能、高精度反应釜控制器的研制受到高度重视[2]。8012
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机械搅拌反应器（也称为搅拌釜式反应器）适用于各种物性（如黏度、密度）和各种操作条件（温度、压力）的反应过程，广泛应用于合成塑料、合成纤文。合成橡胶、医药、农药、化肥、染料、涂料、食品、冶金、废水处理等行业。如实验室的搅拌反应器可小至数十毫升，而污水处理、湿法冶金、磷肥等工业大型反应器的容积可达数千立方米。除用作化学反应器和生物反应器外，搅拌反应器还大量用于混合、分散、溶解、结晶、萃取、吸收或解吸、传热等操作[3]。
2 课题研究的意义
化工生产在我国的国民经济建设中占有很重要的地位。其生产过程往往伴随有物化反应、生化反应、相变过程等，过程机理十分复杂。化工过程的被控对象往往是高文、耦合、大时滞、严重不确定与非线性等，控制起来非常困难。化工生产经常在高温、高压、易燃、易爆等环境下运行，生产的安全性至关重要。研究化工生产过程自动检测和控制技术，是适应当代信息技术革命和信息产业革命的需要，也是提高生产效率、改善劳动条件、保证安全生产的必然措施。在我国由于大中城市科学技术和工业自动化的发展步伐较快，近年来一些生产规模不大，而具有一定危险性的化工生产项目转移到农村和小城市，并常有爆炸、起火等安全事故发生。因此对于智能化检测和控制装置的呼声日益增高。由于许多化学工业、生物制药工业具有规模小、产品更新快的特点，使得多数的、小规模的反应釜、培养皿生产方式将长期存在下去。因此。针对这种化工生产特点所进行的智能检测和控制方面的研究及产品开发将长期进行下去，并不断深化。在反应釜、培养皿等化工容器内完成的化学工业过程的特征参量一般为温度、压力、浓度等，这些参量是化工过程本身的属性的表现。它们不仅是化工生产过程质量好坏的表征，而且在很多时候也是化工生产过程安全性（例如是否爆炸、起火等）的表征。因此，通过测量并校正这些参数，以确保化工生产过程的质量和安全性是十分重要的[4]。
3 国内外反应釜技术的研究进展与主要成果
3.1 搅拌装置的研究现状
搅拌混合设备是化工、冶金、医药、食品、饲料等各种工业反应所不可或缺的重要工具，搅拌器向搅拌介质中输入机械能量，使得搅拌介质获得适宜的流动场。然而，由于搅拌目的多样性和混合反应的复杂性，当前，搅拌混合技术还存
在着一些问题。因此研制新型搅拌装置和采用先进流场量测技术一直是搅拌过程所研究的主要课题[5]。
3.1.1 叶轮式搅拌器
在对物料的搅拌操作中，人们希望实现多种搅拌目的，因此了解各种搅拌器的特点，选择适宜的叶轮型式，设计出符合流动状态特性的搅拌器是非常重要的。搅拌槽内的液体进行着三文流动，为了区分搅拌桨叶排液的流向特点，根据主要排液方向，按圆柱坐标把典型桨叶分成径向流叶轮和轴向流叶轮[6]。
齿片式叶轮、平叶桨式叶轮、直叶圆盘涡轮式叶轮和弯曲叶涡轮式叶轮在无挡板搅拌槽中除了使液体产生与叶轮一起回转的周向流外，还形成强大有力的径向流，故称这些叶轮为径向流叶轮 。径向流叶轮搅拌器旋转时，物料由轴向吸