1 搅拌功率的测量
测量搅拌功率的方法很多，但使用范围取决于装置的规模大小。下面介绍两种误差较小的测量方法。
1.1 电动机反扭矩测量法
本法适用于规模较小的搅拌体系。其工作原理如下：当电动机工作时，作用于电动机转子上的电磁矩和作用于电动机定子上的电磁矩总是大小相等，方向相反的。因此，只要测出作用于定子上的扭矩就等于测得了作用于转子上的扭矩，再扣除转子轴承上的摩擦扭矩后，即可测得搅拌的实耗扭矩。由扭矩和搅拌转速便可以计算出搅拌功率。
转盘固定于电动机的外壳上，电动机和转盘由推力轴承支撑在支架上，电动机外壳（定子）受到的扭矩由转盘切向引线的拉力构成的力矩所平衡。而拉力的大小，通过滑轮，由天平上的砝码测出。砝码读数与转盘半径之乘积，即为作用于转子上的扭矩。
1.2 应变测量法
该方法采用动态应变仪测量搅拌轴的扭矩，并以此来计算搅拌功率。其基本原理是搅拌轴的扭矩大小与切应变成正比，只要测出搅拌轴外表面上切应变大小，即可计算出扭矩。该方法适用于测量功率较大的搅拌体系。
将4片电阻丝应变片按与轴线成45°的方向，对称地粘贴在搅拌轴上，并使之组成电桥。当搅拌轴在扭矩的作用下发生剪切变形时，应变片上电阻丝的长度与截面也发生了相应的改变，从而引起电阻丝阻值的变化，破坏了电桥的平衡，产生出与切应变成线性关系的电压信号，并通过动态电阻应变仪将此电压信号放大后输人到记录仪中，读出切应变变化数据。
根据扭矩与切应变之间的换算关系，经数据处理后可方便地得出搅拌轴的扭矩值，再扣除用空载实验测出的密封、轴承等处的摩擦扭矩，即得搅拌时实耗的扭矩大小。
2 停留时间分布的测量
2.1 固体粒子停留时间分布测量
固体粒子停留时间测量方法有间接法和直接法两种。间接的测量是基于总的固体相速度和相分率；而直接法大多借助示踪剂进行测量。
采用示踪剂测量时，除要求示踪剂具有与被测体系有相同的流动行为外，还要求具有可辨别的其他物理或化学性质，诸如荧光性、导电性、红外或介电性等。zui常用的示踪剂是颜色示踪剂、化学示踪剂、磁性示踪剂、放射性示踪剂等。
（1）颜色示踪剂方法：对于具有透明壁的设备，颜色示踪剂无疑是简单易行的方法。对于多孔粒子，只需将颜料包埋到粒子中即可。对于非多孔粒子，zui简单的方法是将颜料涂在表面。但由于表面的颜料容易脱落，影响测量精度。为此，能将颜料均匀地混到粒子中。当然无论是多孔或非多孔体系，颜料须与液相不相溶。
这种方法的优点是形象、直接。其缺点或局限性是要求设备具有透明壁和良好的观察设备，如遥控可移动的摄像机及其良好的光学系统；如果示踪剂被非示踪剂粒子包围，则无法检测到，从面影响精度；同时能够观察到的主要是壁附近的信息，有时难以代表整体的行为；实验后的粒子重新分拣通常是困难的，所以物料难以重复使用，废料的处理也是个问题。
（2）化学示踪剂方法：这种示踪剂的化学组成是不同的，所有其他的物理性质与非示踪剂粒子相同。示踪剂必须不与体系中的其他组分发生反应。取样必须有代表性。
2.2 液相停留时间分布测量
液相停留时间分布常用的测量方法有染料示踪剂测量法、电导示踪法、折射指数法、放射性法和热示踪剂法等。
在采用示踪剂测量方法时，一般要求示踪剂的流动性质，特别是密度、粘度、界面张力和互溶性等必须尽可能接近于被测试介质。同时为了保证相似性，对于水溶性体系建议用水溶性电解质作为示踪剂，对于有机体系则采用可溶于有机物的物质作示踪剂。
如果混合体系中含有多孔固体，或者容器内壁、或内部构件易于吸收示踪剂，那么一些示踪剂就会被吸附到这些材料上，从而增大测量难度。此时就要设法选择一种不易被吸附的材料作示踪剂。
（1）染料示踪剂测量法：这种测量方法的原理很简单，首先将示踪剂在进口区注入，如果釜壁是透明的，可以目测示踪剂的运动轨迹。通常是将相应的检测器置于进口和出口处，根据两处浓度的变化曲线计算停留时间分布。这种方法的优点是测量直接、迅速、成本低；缺点是对于非常深色的体系或重油的体系，难以找到合适的染料。
（2）电导示踪法：这种方法通常用于被测体系是非电导的，面引入电导介质作示踪剂，电导率随浓度的不同而变化。常用的电解质有NaCl、KCl等。该方法具有简单、迅速、易于使用等优点；但一般只用于水溶性体系。
（3）折射指数法：这种方法引入了折射指数，明显不同于被测体系的介质作为示踪剂的方法，测量原理类似于前面的方法。该方法使用简单、响应迅速；但也只适用于透明体系。
2.3 气相停留时间分布测量
气体停留时间的测量非常类似干前面用于固体粒子和液相体系的测量方法。其中化学示踪剂法是使用zui广泛的一种测量方法，常用的示踪气体是氦。
3 混合时间的测量
混合时间的检测通常是通过局部注入具有相同流动性质但不同检测性质的物质，诸如不同的温度、颜色、电导率、pH等，然后通过测量装置检测这些性质均匀遍及整个体系所需的时间，即为混合时问。
3.1 电导法
使用两个电导电极，一个装在釜底，挡板的反面；另一个电极装在釜中部靠近液体表面处；然后将两个电极接在惠斯顿电桥的两臂中。若上、下两极处的电导相等，则电桥无输出；反之，若上、下两电极处的电导差越大，则电桥的输出就越大。
实验时，在一定容积的搅拌釜内先放入具有适当电导率的液体，保持一定的搅拌速度，快速投入一定体积分数的NaCl溶液，由电导仪跟踪两个电极处NaCl浓度差随时间的变化，并由快速电子电位差计记录输出电位随时间的变化，绘出相应的浓度差-时间曲线。自NaCl投入时起到两个电极上没有浓度差，亦即电桥平衡为止，所需时间即为混合时间。
采用该法测量混合时间简单方便，有较好的重现性，但对水质要求较高。若用无离子水或电渗析所得纯水，则测量一至二次后，由于水中己含有了NaCl，电阻值便大大降低，再投入盐水，电导率变化很小。检出灵敏度降低，不能再用于测量。而每得一个混合时间数据，需6-8次实验后取平均值，纯水的消耗量很大，实验成本很高。另外，由于湍流混合速率很快，当釜容积为80 L时，混合时间仅5-1 s。若为了节约用水量使搅拌釜容积减小，则混合时间更短。如仍采用电子电位差计记录，则其响应速度和走纸速度明显跟不上，势必增加实验误差；此时，可考虑改用PC机采样和记录电位的变化。
3.2 温差法
通过测量不同槽内位置的温差，可以求得混合时间。如果借助于计算机，可以得到较好的结果。
3.3 脱色法
对于高粘流体的混合，可用碘和硫代硫酸钠的脱色反应来测定混合时间。使用该法时，要求搅拌釜和流体必须透明。先在釜内流体中加人一定量的碘溶液，通过搅拌使流体均匀着色，在稳定的搅拌转速下将适当过量的硫代硫酸钠溶液快速加入釜内，用眼睛观察或用光电池监视其褪色情况。从投入硫代硫酸钠溶液起到颜色褪至某个规定程度所需的时间就是混合时间。
4 相分率测量
每个相所占有的体积分率称之为相分率，通常用符号e加上适当的下标表示。很显然：固相分率、液相分率与气相分率的和为1。
值得注意的是，不同相的进料速度之比通常不同于混合器中实际的相分率。常用测量相分率的方法有压力法、电容法、体积法、光学法等。
4.1 固体粒子相分率测量方法
固体粒子相分率的测量方法有体积法、电容法、压力法、光学法和伽马射线法等。
①体积法：如果固体的体积已知，或者其质量和密度已知，则根据混合体系体积的测量，可以方便地计算固体的相分率。
②局部分离方法：这种方法是局部取样，再分析相分率。方法非常简单，但是必须保证取样时不干扰体系内流动，所有相能够按照原来的比例被取出。
③压力法：这种方法是基于测量体系中两点压差与无固含率时的变化。如果体系的动压头相对于静压的变化可以忽略，这种方法是很有价值的。
这种方法的优点是非常简单，可以用于高温、高压操作，尤其是适合于工业反应器操作，如果高度足够，可以达到很高的精度；其缺点是通常只适用于两相体系。
4.2 气相或液相相分率的测量方法
气相或液相相分率的测量方法有液位法、压差法、流动法、光电法等数种。其中液位法通常只适用于间歇操作体系；光电法适用于局部测量，其优点是可获得分布信息，但要获得全部信息量的总和则需要进行大量的测量；压差法比较简单方便，但是随着体系操作压力的增高，精度迅速下降。
5 搅拌与混合研究新技术
经过近一个世纪的实验研究和理论探索，当今的流体混合技术已进人快速发展时期，并积累了大量可用于分析和预测混合体系的设计经验和关联式。但由于流体混合体系的多样性和物料流变特性的复杂性，目前对于搅拌设备的选型和设计还主要依赖经验和实验，对其优劣很难用理论预测，对于能耗和生产成本，只能在一定规模的生产装置上进行对比后才能分出高低。另外对搅拌设备的放大规律至今仍无足够的认识，缺少理论指导。因此从更微观更本质的角度，采用*的测试手段和计算流体力学方法，获取搅拌设备中的速度场、温度场和浓度场，不仅对搅拌与混合设备的优化设计具有重要的经济意义，而且对放大和混合的基础研究具有现实的理论意义。
5.1 LDV / PIV测量技术
搅拌设备内流速的测量是一件复杂的工作。这是由于搅拌设备内的流动是三维和高度不稳定的湍流，脉动和随机湍流给流速测量带来了很大困难。早期的流速测量方法如毕托管、电磁流速计、压电探头和或热膜风速仪等，都由于插人流场中的探头而使流动受到干扰。20世纪80年代以来，国内外开始运用激光多普勒测速仪LDV（Laser Doppler Velocimetry）来测量搅拌釜内流场。LDV测量是在某一测点处一段时间内进行的，因此所测速度是时均定量值，通过对搅拌釜中每一点的测量可以得到整个流场。但由于这些测量不能同时进行，因此LDV不能用于研究非稳态流动。
为了研究时变流动，必须采用更*的粒子成像测速仪PIV（Particle Image Velocimetry），可在瞬时得到整个流场分布。其原理是搅拌设备由一狭缝激光束照射，用两个脉冲激发光源，得到粒于场的两次曝光图像，接着从曝光时间内粒子的位移计算出速度场。但PIV的技术开发仍未完善，尚处于应用初期，目前还不能很好地测量高速湍流下的湍流参数。
利用LDV测量技术，可以准确获取搅拌釜中丰富的信息如时均速度场、湍流强度场、雷诺应力场、剪切速率场，并可进一步计算得到宏观特征参数如排量和功耗等。因此目前LDV测量数据的一个主要用途就是验证CFD（Computational Fluid Dynamics）模型的仿真结果和提供模型边界条件。近几年LDV还被用于测量多层桨的搅拌特性，如排量和循环流量等。因为在单层搅拌器条件下所采用的测量排量的粒子跟踪法，在多层桨条件下是不适用的。
5.2 CFD模拟技术
LDV仅仅提供了一些重要参数如排量准数、时均速度和脉动速度的分布等，而不能从本质上认识混合与流动，无法改变日前这种依靠经验来放大的现状。因此采用计算流体力学的方法，来模拟和预测不同几何尺寸和操作条件的搅拌设备中详细的流动和混合特性，是流体混合技术的发展趋势。
搅拌设备内流动数值模拟目前应用zui广泛的是对搅拌器采用黑箱模型进行稳态分析，即由实验测得搅拌器周围虚构表面的速度场作为边界条件或将桨叶对流体的作用看作流体动量的产生源。从数值计算来看，黑箱模型具有简捷、方便等特点，能较准确地预报搅拌器在不同条件下的运动特性，但该方法需要实验数据作为桨叶边界条件，因此不能用于多相流体系的模拟。
CFDzui重要的应用（也是CFD技术的zui主要优点）是对流场的分析，可以明确在不同搅拌器的型式、尺寸、离底距离等条件下，流场对混合、悬浮和分散等过程的影响，即CFD流动、能量耗散等的计算可视化。从而使用户可以直观地了解釜内的混合情况，帮助用户确定已存在系统中的问题，指导用户进行搅拌器的优化设计，消除死区，确定加料口位置等。目前国外的专业混合设备公司己经利用CFD技术优化搅拌器的几何尺寸，开发了第二代轴向流搅拌器。
CFD的另一个主要优点就是模型的设备大小无关性，一旦它们被验证可以合理准确地描述搅拌反应器过程，就被用于放大，以预计放大后的棍合和反应性能。
随着CFD技术的发展，可压缩性流体和一些简单的非弹性粘性流体在商业软件中已经可以模拟。目前多相流（尤其是气-液体系）混合的CFD模拟也得到了长足发展，但与实际应用仍有相当距离。
5.3 电子过程断层成像技术
电子过程断层成像技术EPT是一种多相流体系的非接触式的实时检测和可视化技术，可以测量不透明介质的流场。
EPT的工作原理与医学测试仪器中的CT相差不多。在被测搅拌釜或管道外壁等距离贴附一组8到16只传感器一周，此传感器为长方形不锈钢电极片，既是发射器又是接收器。釜或管道内要有两种具有不同电性能（电导率、电容率等）的物料（不同电导率的液体、气体和固体、液体和固体），然后在有规律的电脉冲作用下，所有可能的相邻传感器组合的电压通过数据采集单元传送回计算机。计算机将记录所有电极的信号和先后次序，并采用图像重建技术还原出釜或管道横截面的图像，每秒可获得高达100帧图像。如果采用多组传感器对不同高度进行断层成像，则可在图像重建技术的辅助下，建立釜或管道的三维图像和实体造型。
EPT系统*危险、价格便宜、易于制造，响应速度比CT快且可以满足工业实时过程要求。但图像解析度比CT要低。
由于EPT可以准确地测量出搅拌反应器中的流动区域、速度场、气体和固体组分浓度分布，而这些数据可用于从空间和时间两方面验证多相体系的混合模型和CFD模型，因而EPT技术可直接用于优化搅拌器的设计和操作，随着电子技术、图像重建算法和计算机硬件的发展，EPT还将被用于过程的在线监测和控制。
