通风柜发展史(上)
发布日期:2024-04-09 来源:软旗科技 分类: 技术文章
通风柜发展史
引用
ICT2 林和虎
文章目录
引言
二十世纪初-通风柜的起源
第二次世界大战促进通风柜发展
通风柜应用和理论形成
通风柜发展进入新阶段
通风柜的未来
传统通风柜发展已经进入了成熟期。几十年来,通风柜理论和设计理念并未有太大的变化。本文将通过整理通风柜和实验室通风安全的发展历史,来畅想通风柜未来的发展方向。
本文撰写过程中,得到行业内人多人的帮助,其中包括Erlab提供企业发展历史,Chip Albright关于通风柜的未来的一些讨论等,在此一并感谢。
“通风柜的未来”这个章节,浓缩了很多新颖的观点,篇幅小,但值得细细思索。在未来一段时间,我将放大篇幅,写关于通风柜可能的发展方向,并将讨论更多可能用于下一代通风柜的新技术。欢迎行业内更多专家参与讨论。
引言
通风柜是几乎所有实验室中必不可少的设备,从教学实验室到研究实验室再到工业实验室。通风柜通过安全地从紧邻的工作环境中清除这些物质,避免人员接触有害或有毒烟雾,蒸气或灰尘的可能性。通风柜还用于保护样品免受外部环境的影响。
通风柜可以是有管道的,也可以是再循环的。两种类型的工作方式都是允许从通风柜的正面(开放)侧吸入空气,然后将其排出建筑物外或通过过滤使其安全并再循环回房间。
自化学研究初期以来,实验室中就需要通风。使用局部烟囱排出有害气体是解决此问题的明显方法。通风柜已经在实验室中使用了几代。实际上,一些历史学家将第1个通风柜归功于托马斯·杰斐逊(Thomas Jefferson)或后来的托马斯·爱迪生(Thomas Edison),据说这两个人都使用了壁炉的自然通风和烟道来排出实验中不需要的蒸气【1】。但是,约瑟夫·普里斯特利(Joseph Priestly)于1790年创建了第1个实验室化学排气罩。随着电力和电气工程的引入,第1台鼓风机电动机的发明为今天的通风柜铺平了道路。1923年,英国利兹大学安装了第1台管道通风柜。
▲托马斯·杰斐逊(Thomas Jefferson)
▲托马斯·爱迪生(Thomas Edison)
二十世纪初——通风柜的起源
托马斯·爱迪生(Thomas Edison)大约在1900年工作,是最早关注实验室通风的科学家之一。爱迪生在他的实验室中使用壁炉烟囱将实验中产生的有毒烟雾和气味排放到加热的橡胶混合物中,利用烟囱的自然气流排出气体【2】。
▲托马斯·爱迪生(Thomas Edison)实验室通风柜
1904年newbuilt 化工学院在格但斯克工业大学配备在观众席由木头和玻璃的通风柜,几间教室,学生实验室和房间的科学家。上下玻璃面板可滑动,可防止烟雾和爆炸。每个通风柜都被照亮,并配有用于加热的燃气装置和带排水口的自来水。反应的有害和腐蚀性气态副产物可通过壁炉烟囱的自然通风主动除去。超过110年的时间,这个早期的设计仍然可以使用【3】。
1923年,利兹大学使用了最早的现代意义上的通风柜之一。这个装置由一个站立在工作高度的大橱柜组成,并装有垂直的拉门,类似于平行的窗户【4】。
1936年,Labconco作为通风柜的先驱制造商之一,开发出了第一款用于商业销售的通风柜。该装置采用了现在熟悉的拉门式设计,允许单个操作员将手放在“柜子”中安全地工作。
第二次世界大战促进通风柜的发展
由于担心暴露于剧毒化学物质和放射性物质,因此在第二次世界大战期间,通风柜技术取得了相当大的进步。 在这种灾难性的背景下,安全,通风和通风柜的设计取得了重大进展。
同样在战争年代,该机构开发了高效微粒空气(HEPA)过滤器,后来该机构成为了原子能委员会。HEPA过滤器的开发对通风柜和生物安全柜的有效性产生了巨大影响,大大提高了对用户的保护。
1943年,小约翰·韦伯(John Weber,Jr.)在爱荷华州艾姆斯的艾姆斯实验室工作,提出了恒定面速,可变排气流量通风柜控制的概念。此设计应用于由专用通风柜排气扇提供服务的垂直上升式拉门通风柜。该概念最终成为当时原子实验室中许多通风柜所采用的标准功能,尤其是在通风柜内的通风控制上起到至关重要的作用。
大约在同一时间,韦伯还认识到,当开发出作为其系统一部分的紧急快速关闭功能时,通风柜中的最佳密闭性是通过最小的拉门开启来实现的。 用作Weber系统一部分的排气扇保持开启。
通风柜应用和理论持续发展
1951年,H.W.Johnson Service Co.(现为Johnson Controls,Inc.)总现场工程师Alyea意识到,尽可能保持通风柜的门关闭,并且在不使用通风柜的情况下,可以节省大量的空气。供应按比例减少了冷却需求,提高了过滤器寿命,并节省了大量能源。
1961年,Labconco推出了首个一体成型的玻璃纤维线式通风柜,即Fiberglass47。由于其耐用性,清洁性,高光反射率,耐火性和耐化学性,因此被选择用作通风柜的内衬。从那时起,一件式玻璃纤维衬里就成为Labcono通用化学通风柜的标志性特征。
▲Labconco的Fiberglass 28通风柜于1965年推出
1968年,弗朗索瓦·皮埃尔·豪维尔(Francois-Pierre Hauville)创立了Erlab公司,并于同年开始销售第1台Captair无管通风柜。如今,Erlab继续开发和销售Captair系列通风柜。
▲Erlab Captair 系列通风柜
1970年代开始尝试开发了补风型的通风柜,该补风型通风柜通过将外部空气引入通风柜来节省能源,从而减少了实验室回火空气的损失。这种类型的通风柜需要使用两个风道和鼓风机系统。一个有名的项目是1995年,劳伦斯·伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)申请并进行的,称为伯克利通风柜(The Berkeley Hood),该项目于2002年结束,在商业上并未获得成功【5】。
1970年代,Labconco开发了玻璃纤维步入式通风橱,为研究人员提供了更大的操作空间,并允许在安全的环境中使用更大的设备进行工作。步入式通风柜是当今许多实验室的常见功能。