103年 專技高考 冷凍空調工程技師｜歷屆考題全文（機器抽取）
103年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試冷凍空調工程技師類科歷屆試題，含流體力學與流體機械、熱力學與熱傳學、電工學（包括電機機械）等 6 科。
共 6 份考卷｜資料來源：依政府資料開放授權條款（OGDL）第 1 版利用，資料集：考選部歷屆試題（data.gov.tw dataset 170565），103 年。
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流體力學與流體機械
下載：題目
官方不公布申論答案
103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次
食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00940 全一張 （正面）
等 別： 高等考試
類 科： 冷凍空調工程技師
科 目： 流體力學與流體機械
考試時間：
2 小時
※注意：
可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
- 一、一 V 型水槽兩端點焊接置於地面上，如下圖所示，兩側邊長度為 0.75 m ，與地面之 角度為 45 ° ，上方沿水槽長度每 6 公尺間隔以一纜線連接支撐。當水槽盛滿水時， 計算該條纜線之拉力（水之密度為 1000 kg/m 3 ）。（ 20 分）
- 二、一鼓風機以每分鐘 1750 轉（ rpm ）旋轉，空氣以垂直鼓風機葉輪葉片進入，而後以 40 ° 角流出（ α 2=40 o ），如下圖所示。葉輪入口半徑 r 1 為 4 cm ，流道寬度 b1 為 5.2 cm 。 葉輪出口半徑 r 2 為 8 cm ，流道寬度 b2 為 2.3 cm ，空氣體積流率為 0.13 m 3 /s 。假設 效率為 100% ，計算此鼓風機所能產生之淨揚程（以水柱高 mm 表示）以及所需之 制動馬力（ brake horse power ）（以 W 表示）。（空氣之密度為 1.2 kg/m 3 ，水之 密度為 1000 kg/m 3 ）（ 20 分）
座號：
103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00940 全一張 （背面）
等 別： 高等考試
類 科： 冷凍空調工程技師
科 目： 流體力學與流體機械
-
m & 三、水以質量流率 穩定流進一直徑為 DT 的桶子，此水桶底部有一直徑為 DO 的孔口 （ orifice ）可使水流出，如下圖所示。該孔口為圓導角，因此可忽略其摩擦阻力。 假設水桶初始時為空桶：
-
請推導水桶內水位達最高時之高度。（ 10 分）
-
請推導水桶內水位高度 z 隨時間變化之函數。（ 20 分）
m
&
-
四、一風管系統風量為 3 m 3 /s 時，全壓損為 531 Pa ，其中有 90 Pa 是來自於一乾淨之 濾網。此系統預計安裝一風車，當此風車轉速為每秒 8 轉時，其全壓 -風量之特性如 下表所示：
-
請計算當此風車安裝至此風管系統後，轉速為每秒 8 轉時系統風量為多少？ （ 10 分）
-
若此風車風管系統欲於濾網乾淨時獲得 3 m 3 /s 之風量，請問此時風車轉速需變成 多少？（ 5 分）
-
於 項操作條件下，若濾網變髒導致其壓損成為 180 Pa ，請問此時風量與風車 全壓變成多少？（ 15 分）
| 風量 （ m 3 /s ） | 0 | 0.5 | 1.0 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 全壓 （ Pa ） | 360 | 385 | 410 | 433 | 424 | 400 | 343 |
熱力學與熱傳學
下載：題目
官方不公布申論答案
103 代號 ： 00950 全一頁
年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題
等 別： 高等考試
類 科： 冷凍空調工程技師
科 目： 熱力學與熱傳學
考試時間：
2 小時
※注意：
可以使用電子計算器。
-
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
-
一、 100 kPa 17 150 m 3 /min 15 kW
-
與 ℃的空氣以流率 流過一個 電熱器而被加熱，加熱過 程則有 200 W 熱損失。已知空氣的定壓比熱 c p 為 1.005 kPa ． m 3 /kg ． K ，比熱比則 為 1.40 。
-
試求空氣離開電熱器時的溫度。（ 15 分）
-
試從熱力學第二定律的觀點討論使用此電熱器或改用熱泵的相對優缺點。（ 10 分）
-
二、以燃燒產生的 1500 ℃氣體 A 經由一熱交換器將能量傳給維持在 350 ℃的另一氣體 B ， 其熱傳遞率為 1200 W 。假設死態溫度為 25 ℃：
-
試求由於熱傳遞所造成的可用能（ Exergy ）損失量。（ 15 分）
-
若將氣體 A 與 B 分別做為卡諾熱機 C 與 D 之熱源，且卡諾熱機 C 與 D 的排熱溫 度均為 25 ℃，試求熱機 C 與 D 的熱效率，並討論此熱效率差異及其與可用能損 失之間的關係。（ 10 分）
-
三、請寫出下列兩數的定義式，並說明兩數及式中各項的物理意義，然後說明兩數在熱 傳遞領域中的應用：
-
紐塞數（ Nusselt number ）。（ 10 分）
-
葛拉秀夫數（ Grashof number ）。（ 10 分）
-
四、 60 ℃的機油以 2 m/s 速度流過一個 5 m 長而溫度維持在 20 ℃的平板上表面，已知 機油的密度、導熱度、黏度及普朗脫數（ Prandtl number, Pr ）分別為 876 kg/m 3 、 0.144 W/m ． K 、 242 x 10 -6 m 2 /s 及 2870 。
-
試從下列兩式中選擇一合適者計算整塊平板每單位寬度的熱傳遞率。（ 20 分）
Nu = 0.664 Re L 0.5 Pr 1/3
Nu = 0.037 Re L 0.8 Pr 1/3
- 請說明若以另一式計算會有何種結果及其不適用原因。（ 10 分）
座號：
電工學（包括電機機械）
下載：題目
官方不公布申論答案
103 代號 ： 00960 全一頁
年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題
等 別： 高等考試
類 科： 冷凍空調工程技師
科 目： 電工學（包括電機機械）
考試時間：
2 小時
※注意：
可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
- 一、如下圖所示的交流電路中，如果兩個變壓器均可視為理想（無功率損失及線路電壓降）， 則試求在此一電路中的線路功率損失 Ploss 及輸出功率 Pout 各為多少瓦特（ W ）？（ 20 分）
- 二、如下圖所示簡單的電阻及電感組合電路中，若在時間 秒以前此一電路已達到穩 態，而將理想開關 s 1 在時間 秒時打開（ open ），試推導並繪出在時間 秒後 流經電阻 之電流波形 ？（ 20 分） t T = t T = t T ≥ 2 r ( ) i t
-
三、有一台單相交流感應電動機必須自 200 V 、 60 Hz 的電源端吸收 800 W 的實功，而其 此時的操作功率因數為 0.8 （落後）。若在其電源電壓不變的條件下，試求此電動機 必須並聯一大小為多少法拉（ F ）的電容器後，方能使其整體（電動機及電容器組合） 操作功率因數提升至 1.0 ？（ 20 分）
-
四、如果一台永磁式直流電動機的電樞電阻為 0.2 Ω ，輸入額定為 100 V 的電壓時，其 電樞電流為 5 A ，而轉速可達每分鐘 1800 轉。若此電動機的機械摩擦等損失可以忽 略，則在連接之機械功率負載不變的情況下，增加其輸入之直流電壓至 105 V 時， 試問此一電動機的轉速將變為每分鐘多少轉？（ 20 分）
-
五、當某一工廠的負載等效功率因數為 0.79 （落後）時，由變電所至此工廠間之線路電力 損失為 8.0 kW 。若能夠在此工廠受電端的電壓大小不改變的條件下，透過某些功因 改善設備之加入而將工廠的整體功率因數提升至 0.95 （落後），試問此改善後之線路 電力損失為多少仟瓦（ kW ）？（ 20 分）
座號：
冷凍工程與設計
下載：題目
官方不公布申論答案
103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次
食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00910 全一張 （正面）
等 別： 高等考試
類 科： 冷凍空調工程技師
科 目： 冷凍工程與設計
考試時間：
2 小時
※注意：
可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
- 一、一氨兩段壓縮冷凍系統，使用噴液中間除過熱如圖一所示，高壓段壓縮機吸入口的 過熱度設定為 5 ℃，中間溫度為 0 ℃，已知冷凍負荷為 300kW ，蒸發溫度 -30 ℃，假 設蒸發器出口無過熱，冷凝溫度為 35 ℃，無過冷，忽略壓降，壓縮機為等熵壓縮， 參考所附氨之熱力性質表一、表二及表三，請繪出系統的莫里爾線圖（ P-H 圖）， 計算冷凍效果（ kJ/kg ）、冷凍系統所需質量流率 kg/s 、高、低壓壓縮機耗功（ kW ） 與系統 COP 為多少？（ 25 分）
座號：
圖一
103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00910 全一張 （背面）
等 別： 高等考試
類 科： 冷凍空調工程技師
科 目： 冷凍工程與設計
-
二、請詳細說明蒸汽壓縮冷凍系統的理想冷媒特性，包含物理性、化學性、經濟因素與 環境影響等條件（例如：蒸發壓力、冷凝壓力、臨界點、凝固點、蒸發潛熱、液體 比熱、冷凍油關係、黏性、表面張力、熱導性、定壓比熱、電絕緣性、比容等）。 以空調機為例，目前已開發出替代 R-410A 冷媒的空調機如 R-32 與 R-290 空調機， 說明使用這些替代冷媒的原因以及對空調系統設計上所造成的影響。（ 25 分）
-
三、有一 -40 ℃雞肉凍結室，每天運轉 6 小時，將 2000 隻雞由 5 ℃凍結至 -20 ℃，每隻 雞的平均重量約 1.5 kg ，雞肉的凍結點為 -2.8 ℃，凍結點以上的比熱為 2.94 kJ/(kg.K) ，凍結點以下的比熱為 1.55 kJ/(kg.K) ，凍結熱為 247 kJ/kg ，凍結室的總換 氣負荷為 150000kJ ，雜熱為 10kW ，請計算一隻雞的凍結負荷為多少？ kJ 假設取安 全係數 1.1 ，則冷凍機的冷凍能力必須為多少 kW ？考慮 R-404A 、 R-717 及 CO2/NH3 三種冷凍系統，並選用一種冷凍系統，詳述其理由（考慮成本、效率、安 全、環境等因素）。（ 25 分）
-
四、繪圖說明感溫膨脹閥（ Thermostatic Expansion valve ）的冷媒流量控制原理，解釋膨 脹閥的靜過熱度（ static superheat ）。詳述感溫膨脹閥冷凍系統在負載過大，負載過 小，蒸發器壓降過大，蒸發溫度過低等操作條件下，可能發生的問題？並針對冷凍 系統發生上述問題時，提出解決的方法。（ 25 分）
| ammonia: Saturation | ammonia: Saturation | ammonia: Saturation | ammonia: Saturation | ammonia: Saturation | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Temperature (℃) | Pressure | Liquid Volume | Vapor Volume | Liquid Enthalpy (kJ/kg) | Vapor Enthalpy (kJ/kg) | Liquid Entropy | Vapor Entropy |
| -40 | (kPa) 71.692 | (m^3/kg) 0.001449 | (m^3/kg) 1.5533 | 162.32 | 1550.9 | (kJ/kg-K) 0.75832 | (kJ/kg-K) 6.7141 |
| -35 | 93.098 | 0.001462 | 1.2168 | 184.48 | 1558.8 | 0.85219 | 6.6232 |
| -30 | 119.43 | 0.001475 | 0.96396 | 206.76 | 1566.5 | 0.94462 | 6.5367 |
| -25 | 151.47 | 0.001489 | 0.77167 | 229.17 | 1573.8 | 1.0357 | 6.4543 |
| -20 | 190.08 | 0.001504 | 0.62373 | 251.71 | 1580.8 | 1.1253 | 6.3757 |
| -15 | 236.17 | 0.001518 | 0.50868 | 274.37 | 1587.5 | 1.2137 | 6.3005 |
| -10 | 290.71 | 0.001534 | 0.4183 | 297.16 | 1593.9 | 1.3009 | 6.2285 |
| -5 | 354.76 | 0.00155 | 0.34664 | 320.09 | 1599.8 | 1.3868 | 6.1592 |
| 0 | 429.38 | 0.001566 | 0.2893 | 343.15 | 1605.4 | 1.4716 | 6.0926 |
| 5 | 515.75 | 0.001583 | 0.24304 | 366.36 | 1610.5 | 1.5553 | 6.0284 |
| 10 | 615.05 | 0.001601 | 0.20543 | 389.72 | 1615.3 | 1.638 | 5.9662 |
| 15 | 728.52 | 0.00162 | 0.17461 | 413.24 | 1619.5 | 1.7197 | 5.906 |
| 20 | 857.48 | 0.001639 | 0.1492 | 436.94 | 1623.3 | 1.8005 | 5.8475 |
| 25 | 1003.2 | 0.001659 | 0.12809 | 460.82 | 1626.6 | 1.8804 | 5.7904 |
| 30 | 1167.2 | 0.00168 | 0.11046 | 484.91 | 1629.3 | 1.9597 | 5.7347 |
| 35 | 1350.8 | 0.001702 | 0.095632 | 509.23 | 1631.5 | 2.0382 | 5.6801 |
| 40 | 1555.4 | 0.001726 | 0.083101 | 533.79 | 1633.1 | 2.1161 | 5.6265 |
| ammonia: p = 1350.8 kPa | ammonia: p = 1350.8 kPa | ammonia: p = 1350.8 kPa | ammonia: p = 1350.8 kPa |
|---|---|---|---|
| Temperature (C) | Volume (m^3/kg) | Enthalpy (kJ/kg) | Entropy (kJ/kg-K) |
| 35 | 0.09563 | 1631.5 | 5.6801 |
| 40 | 0.098378 | 1648 | 5.7332 |
| 45 | 0.10102 | 1663.8 | 5.7832 |
| 50 | 0.10358 | 1679 | 5.8307 |
| 55 | 0.10607 | 1693.8 | 5.8761 |
| 60 | 0.1085 | 1708.2 | 5.9196 |
| 65 | 0.11087 | 1722.2 | 5.9616 |
| 70 | 0.1132 | 1736.1 | 6.0021 |
| 75 | 0.11549 | 1749.6 | 6.0414 |
| 80 | 0.11774 | 1763 | 6.0796 |
| 85 | 0.11996 | 1776.3 | 6.1169 |
| 90 | 0.12216 | 1789.4 | 6.1532 |
| 95 | 0.12432 | 1802.4 | 6.1887 |
| 100 | 0.12647 | 1815.2 | 6.2235 |
| 105 | 0.1286 | 1828.1 | 6.2575 |
| 110 | 0.1307 | 1840.8 | 6.291 |
| ammonia: p = 429.38 kPa | ammonia: p = 429.38 kPa | ammonia: p = 429.38 kPa | ammonia: p = 429.38 kPa |
|---|---|---|---|
| Temperature (C) | Volume (m^3/kg) | Enthalpy (kJ/kg) | Entropy (kJ/kg-K) |
| 0 | 0.2893 | 1605.4 | 6.0926 |
| 5 | 0.29635 | 1618.6 | 6.1406 |
| 10 | 0.30325 | 1631.5 | 6.1866 |
| 15 | 0.31003 | 1644.2 | 6.2309 |
| 20 | 0.3167 | 1656.6 | 6.2737 |
| 25 | 0.32328 | 1668.9 | 6.3152 |
| 30 | 0.32978 | 1681 | 6.3554 |
| 35 | 0.33622 | 1693 | 6.3947 |
| 40 | 0.34259 | 1704.9 | 6.433 |
| 45 | 0.34891 | 1716.7 | 6.4704 |
| 50 | 0.35519 | 1728.4 | 6.507 |
| 55 | 0.36142 | 1740.1 | 6.5429 |
| 60 | 0.36761 | 1751.8 | 6.5781 |
| 65 | 0.37377 | 1763.4 | 6.6127 |
| 70 | 0.3799 | 1775 | 6.6468 |
| 75 | 0.386 | 1786.5 | 6.6802 |
| 80 | 0.39207 | 1798.1 | 6.7132 |
空調工程與設計
下載：題目
官方不公布申論答案
103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題
等 別： 高等考試
類 科： 冷凍空調工程技師
科 目： 空調工程與設計
考試時間：
2 小時
※注意：
可以使用電子計算器。
- 不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
一、有關無塵室（ cleanroom ）空調系統：
-
無塵室等級（ class ）如何定義（以 class 1000 或 ISO 6 為例）？根據何種法規？（ 10 分）
-
繪圖並說明外氣空調箱（ Make-up air unit, MAU ）系統功能及構造，並分別依夏 天及冬天外氣條件，將外氣處理之狀態繪於空氣線圖上以說明空氣調節之過程。 （ 15 分）
二、繪圖說明常用之空調水系統之原理及特點：
-
定流量（ constant flow ）。（ 5 分）
-
一二次系統（ primary-secondary system, P-S ）。（ 10 分）
-
一次側變流量（ variable primary flow, VPF ）。（ 10 分）
三、有一房間體積 100 m 3 （壓力 0.1 MPa ，溫度 35 ℃），相對濕度 70% ，參考表一求：
-
房間空氣之絕對濕度。（註：通用氣體常數 8.314 kJ/kmol-K ）（ 10 分）
-
房間空氣之質量。（ 10 分）
-
房間水蒸汽之質量。（ 5 分）
- 四、空調機設計時，若空氣進入冷卻管排前之狀態為壓力 105 kPa ，乾球 30 ℃，相對濕 度 80% ，離開管排前之狀態為壓力 100 kPa ，乾球 15 ℃，相對濕度 95% ，假設冷凝 水之溫度 15 ℃，求管排之冷卻量（ kJ/ kg-dry air ）。（ 25 分）
代號 ：
00920 全一頁
座號：
冷凍空調自動控制
下載：題目
官方不公布申論答案
103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00930 全一張 （正面）
等 別： 高等考試
類 科： 冷凍空調工程技師
科 目： 冷凍空調自動控制
考試時間：
2 小時
※注意：
禁止使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
一、有關直接數位控制（ DDC ）之應用：
- 以圖說明訊號處理架構，包括接收到的訊號為類比或數位，類比與數位訊號之處 理，以及處理後最終輸出的訊號為類比或數位。（ 15 分）
說明直接數位控制之優缺點。（ 10 分）
- 二、圖一顯示一個空氣加熱盤管在不同流量百分比（ fraction of full flow ）下的容量百分 比（ fractional capacity ），兩者關係為非線性，流量達到 20% 時加熱容量就已達到 約 50% ，不利於精確的控制，提出解決上述問題的方法，詳述以何種裝置及如何達 到較趨近線性控制的方法，以示意圖說明其控制結果。（ 25 分）
Fraction of full flow
Fractional capacity
圖一
- 三、變風量控制（ VAV ）常採用送風及回風兩個風機，當送風機隨著空調需求的變化而 改變轉速，回風機如不改變轉速將造成室內氣壓變化，尤其是氣密性較高的建築氣 壓變化的效應更明顯，如何因應送風量的變化改變回風機轉速，提出三種控制回風 機轉速之方法。（ 25 分）
座號：
103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00930 全一張 （背面）
等 別： 高等考試
類 科： 冷凍空調工程技師
科 目： 冷凍空調自動控制
-
四、 PI （比例積分）控制如圖二有三種控制的結果，分別為欠阻尼（ under damped ）、 過阻尼（ over damped ）及臨界阻尼（ critically damped ）。
-
說明臨界阻尼，以及當增益增加及減少的控制結果。（ 15 分）
-
如採臨界阻尼，請說明其比例增益及積分增益為何？（需考量系統時間常數、系 統增益及系統延時。）（ 10 分）
圖二
Temperature change
Time
critically damped
over damped
under damped