前言

对于家庭实验党，也就是大多数没有条件在专业化学实验室“工作”的爱好者（十分甚至九分都是学生）来说，每一次实验都需要冒着巨大的风险。就比如我上个暑假自制ap需要使用浓盐酸去除氯酸盐，产生了巨量的氯气和二氧化氯混合物，毒气瞬间充满了房间，也是让我记忆犹新。从此以后我就没有做过化学实验了。当然我是不会轻易放弃我的爱好的，所以我需要一个通风橱。但是市面上的通风橱价格都比较贵，而且都过于庞大了，不适合放在家里。再加上市面上最便宜的通风橱（~1200￥）没有导流背板（会产生大量涡流），桌面的材料（实心板）也比较劣质，可谓是较为安全的试剂用不到，危化品防不住。至于用料更扎实且带导流背板的专业通风橱，价位在2000￥以上，不是我负担的起的。而且这种专业的通风橱专为实验室设计，尺寸很大，宽1m以上。我家里正好有个阳台闲置，但阳台只有0.7m宽显然不够用。所以我只好自力更生了。但是自己定制就意味着从头开始，这对我显然是个不小的挑战。

设计目标

显然在设计和制造之间我需要先搞清楚通风橱是什么及其原理，下方的视频可以比较清晰的解释这个问题。

BEST & SECURE Laboratory FUME HOOD - Cleanroom Example_1080p.mp4 点击下载

简单来说，通风橱就是一个可以将内部的有毒气体通过风机可靠的抽吸出去，而使实验人员免受毒气侵袭的装置。YouTube上有不少人自制过“通风橱”。但实际上，带一个洞和一个电风扇的木箱和正经的通风橱还是有很大差距的。正经的通风橱涡流少，靠经桌面的流动为层流，所以有害气体极少溢出到通风橱外。而YouTube上的“大佬”们所制的“通风橱”其实不能满足上述两点要求。下图粗略的给出了通风橱内场的流线图：

可以看到，高端一些的通风橱自带顶部的补风口，但这无疑增加了制造难度和成本，所以我不予采用。

那么除了用烟雾将流线可视化之外，有没有办法定量的表征一款通风橱设计的合理与否呢？有的兄弟有的，那么需要引入一个概念：面风速，面风速是指空气通过通风橱开口时的风速，也就是操作区的风速，对于合格的通风橱，面风速应在0.4m/s～0.6m/s之间，这个区间叫做安全面风速。

设计指标：

流体仿真

Ansys fluent是一款非常强大的工程软件。虽然其几乎没有汉化且学习曲线陡峭，但仍然是流体仿真的绝佳工具。经过了数个周末的折磨（光是装破解版软件就折腾了一天），终于“会”跑瞬态仿真了（至少会个皮毛doge）。于是我便开始了“愉快”的仿真迭代。

步长：0.01s

步数：500steps

单步最大迭代次数：20 （配置不够，残差来凑）

V1:

这就是前文所述的“带一个洞和一个电风扇的木箱”，可以看到内场有明显的低速涡流。这种结构会困住有毒气体，并因扰动（比如说实验人员的手从里面抽了出来）而外泄。

V2:

这一代增加了导流背板，中间的流线没有那么混乱了，且涡流有所减少。但事实上，在追踪有害气体（仿真时用的是二氧化氮，以10g/s的质量流率从烧杯口喷出）的流线时，仍然发现了问题。操作区域存在过多有害气体，且可以发现靠经桌面处存在流线方向的突变。通过视频发现，内场中间区域的大漩涡仍然存在。随着二氧化氮气流上升，其很快被大涡旋撕裂并捕获。剩下小部分则通过背板抽走。

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V3:

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这一代改进了导流背板的形状和位置，中间的大漩涡流线变得更为稀疏。但是通过二氧化氮的质量分数云图表征，可以得知大漩涡还是“困住”了二氧化氮。且靠近进风口的那块区域的二氧化氮质量分数有2%到3%左右，存在泄露风险。

V4:

这是最后改出来了比较优秀的一代。可以看到大漩涡完全消失，这一点从二氧化氮质量分数云图上可以看到。这里为了和V3形成对比，需要让色谱颜色互相对应以更好的区分优劣。故上图V4的仿真结果中，上部的深红色处，二氧化氮质量分数其实在7%左右。虽然浓度极值比V3（4%）大，但是V4的毒气不受涡流影响，不会回流，富集在上部后被排出，相比之下V3存在回流问题，毒气散布在通风橱内部的操作区域，安全性较低。而V4靠近进风口的那块区域的二氧化氮质量分数只有千分之几，且面风速在0.6m/s左右，符合设计要求。

装配制作

首先刷漆。先上一遍透明的底漆以提高木板的防腐性能，底漆干后用聚氨酯漆刷3遍（三回啊三回）。这里我本来是要一个人完成的，结果把木板扛上楼顶时被爷爷看到了。老登以前干过木工活，虽然好久没干手生了，但是刷了两块板之后直接血脉觉醒了，刷的比我这个小登还快。

刷完漆之后就是把板子放在楼顶上的阴凉处晾一周了。虽然这聚氨酯漆的商家承诺里面没有甲醛和挥发性芳香化合物，但是谁知道呢？

彻底没有气味了之后就是喜闻乐见的总装环节了。其实我是拍了不少视频的，但是因为相机赤石了，直接把视频文件夹损坏了，导致相机和电脑都识别不出来。有图为证：

《请输入文本》《世界上最绝望的死法》《大型纪录片之相机机魂不悦肘飞SD卡》

好在中途用手机拍了几张照片：

总之，最后经过一个下午的组装，通风橱终于完成了：

嗯～斯不拉稀（淳平音）

性能测试

我买了一些烟饼，又买了个风速计。于是便开始了测试。但是我真的把视窗开到30cm高度时，风速计竟然不转！只有把视窗下拉到15cm高度时风速计才开始转，测得0.5m/s的风速。（最后风速计突然不转了是因为这东西叶片不是很灵敏，0.5m/s是它能测得的最小风速，实际的风速肯定稍大于0.5m/s）

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于是乎，在几分钟的排查下，我发现是风机的问题。

风机的商品简介里明写“风量540m3/h” ，结合风机出风口直径15cm，由

$Q=3600×A×V$

$Q:风量，m^3/h$

$A：出风口面积，m ^2$

$V：风速，m/s$

可知其出风口风速应为8.5m/s，而实际上测得风速为4m/s左右，远小于其宣称的。

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商家的答复十分甚至九分的好玩：我把实测的视频发给客服，人就已读不回了。还以为是要憋什么大招呢，原来是没招了只能说我不专业了啊，哈哈哈。不过我最后也没为难客服，因为我也没招了。

《请输入文本》

当然了即使客服愿意退还我也不需要了，因为东西都已经固定好了，胶水干透了，螺丝也打了。只能说各位如果想要自己设计仿真并制造通风橱的话，把商家给的风机的风量先减半，这才是实际的风量。

那么这项目算是失败了吗？一页一页并非如此。既然实际风量是设计风量的一半，那直接把视窗开启的高度从30cm砍到15cm就可以了。实际上效果不错，15cm的空间足够我操作了。安全性也达标。可以看到，桌面附近的流动是漂亮的层流，和仿真结果吻合。

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C0002.mp4 点击下载

甚至可以吸收通风橱外的烟雾：

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总结反思

不知道各位有没有发现，我其实在申报基金时漏了一个环氧树脂的桌面。所以我的实际成本是1000￥出头。但是可以通过压缩成本重新降到1000￥以内（就几十块也没必要压了）。还有就是油漆买多了。实际上1kg的底漆和面漆就够了，这又可以省下来大几十。

除此之外最大的痛点就是对商家的过度信任导致抽风时疲软无力。烟雾测试中，实测20cm以上的视窗打开高度就会有烟雾泄露，此时面风速在0.4m/s左右。保险起见在操作危化品时视窗打开高度不超过15cm以确保安全。看来我还是图样图森破，some times naive啊。除此之外这款通风橱就没有什么大的缺点了。

当然，除了风机风量虚标导致的抽风疲软这一硬伤，还有一些地方是能改进的。比如说窗框的棱角会扰流导致湍流的产生，可以用3d打印的圆滑的导流槽改进一下。

综上所述，这款通风橱的性能基本可以满足家实党的需求。这种自制的通风橱最大的好处就是可以定制，最大化家中空间的利用率。西方化学爱好者们有个别名“车库化学家”，所以他们可以直接购买二手的实验室通风橱进行改装或者翻修，反正车库里放得下。但是这对于大部分国内爱好者来说是不可能的。市面上几乎找不到适合我阳台尺寸的通风橱，连买来改装都不可能了，只好自己设计自己制作。最后，感谢kc对我的资助以及各位kcer对我提供的支持，鼓励和宝贵的建议。有了这个魂器，我已经迫不及待要开始大展拳脚了！

2026/4/11 补档：

流体仿真图纸（流域模型）

fluent_simulate_6.STEP190.43KBSTEP4次下载预览

fluent_simulate_6.SLDPRT414.31KBSLDPRT1次下载

两个文件内容相同但是格式不同。第二个文件请使用solid works打开。需要注意的是，这是内流场仿真所需的流域。实体部分为流域，镂空的才是导流背板等部件。