代號：

00930

頁次：

2 － 1

111 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 31 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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。 本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、交流電路如下圖所示，電源電壓時間函數 ( ) 200 2sin(500 )V S e t t  ，電阻 1 S R   、 2 L R   、 2 C R   ，電感 1 16 mH L  ，電容 1 200 μ F C  。 當電路穩態時，計算下列問題：

•  穩態的電流時間函數 ( ) L i t 、 ( ) C i t 。 （ 10 分）

•  穩態的電源提供的實功率（或平均功率）及功率因數。 （ 10 分）

～

1

C

1

L

(

)

S

e

t

(

)

S

i

t

S

R

L

R

C

R

(

)

L

i

t

C

(

)

i

t

• 二、直流電路如下圖，直流電壓 120 V S V  ，電阻 20 k Ω S R  、 30 k Ω m R  、 8 k Ω C R  、電容 100 μ F S C  。當開關 1 S 閉合前電容 S C 無儲存能量；在 時間為零（ 0 t  ）開關 1 S 閉合，即 a 、 b 兩點短路，計算時間 0 t  的電 流時間函數 ( ) C i t 、 ( ) S i t 及電壓時間函數 ( ) C v t 、 ( ) m v t 。 （ 20 分）

S

C

(

)

C

v

t

(

)

S

i

t

S

V

1

S

a

b

S

R

m

R

C

R

(

)

C

i

t

(

)

m

v

t

座號：

三、三相平衡電路如下圖所示，若電源電壓相量式為 200 0 V an V    、 200 120 V bn V     、 200 120 V cn V    ，計算電路中電壓的相量式 AB V 、 BC V ，電流的相量式 AB I 、 BC I 。 （ 20 分）

an

V

bn

V

cn

V

n

a

I

b

I

c

I

A

B

C

AB

I

BC

I

CA

I

BC

V

AB

V

2



2



2



2

j



2

j



2

j



30

j



30

j



30

j



30



30



30



• 四、某台三相、 8 極、 60 Hz 、 Y 接的感應電動機，在額定頻率操作，其電動 機的輸出功率為 50 kW ，轉速為 870 轉 / 分，效率為 0.92 ，此電動機端線 電壓有效值為 460 V ，線電流有效值為 82 A 。計算下列問題：

•  電動機的輸出轉矩及滑差率，電動機的輸入總實功率及總虛功率。 （ 10 分）

•  在電動機端並聯三相  接電容，以改善電源側功率因數為 1.0 ，則每相 電容值及電源側的線電流為何？（ 10 分）

• 五、某台他激式（ Separately excited ）直流電動機的電樞電阻為 1.2  。由實 驗可知，激磁場電流為 4 A ，電樞電流為 10 A ，其電動機的電磁轉矩為 6 N-m 。忽略碳刷壓降，激磁場電流與其磁通量成線性關係，計算下列問 題：

•  當轉速為 1362 轉 / 分，激磁場電流為 4 A ，外加電樞端電壓為 100 V 。 計算電動機電樞電流及電磁功率。 （ 10 分）

•  當轉速為 3000 轉 / 分，電樞電流為 5 A ，外加電樞端電壓為 100 V ，計 算激磁場電流。 （ 10 分）

代號：

00950

頁次：

1 － 1

111 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 31 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、  室溫下 3 atm 壓力之空氣經由一個節流閥（ throttling valve ）而降壓至 0.5 atm 之後，其溫度是否會下降？為什麼？（ 5 分）  室溫下 3 atm 壓 力之 R134a 冷媒經由一個節流閥（ throttling valve ）而降壓至 0.5 atm 之 後，其溫度是否會下降？為什麼？（ 5 分）  請討論節流閥之特性及空 氣與 R134a 冷媒兩種流體之差異。 （ 15 分）

• 二、壓力為 300 kPa 、溫度 100 ℃的氦氣（ He ）管線以閥件連接至一個原為真 空狀態的絕熱剛性容器。現在將容器與管線連接的閥門打開，直到剛性 容器內的壓力達到 300 kPa 才關上閥門。請分析此問題並詳列假設， 計算出：  管線中氦氣之流功（ flow work, in kJ/kg ） ， （ 5 分）  此過程完 成後容器內之氦氣質量， （ 10 分）  此過程完成後容器內之氦氣溫度。 （ 10 分） （氦氣（ He ）物性：氣體常數 R 2.0769 kJ/(kg K)   ，等壓比熱 p C 5.1926 kJ / (kg K)   ）

• 三、在強制熱對流問題中：  請繪出當流體以均勻流速流經平板上方之典型 熱邊界層， （ 5 分）  請繪出當流體以均勻流速流入圓管內之典型熱邊界 層， （ 5 分）  請說明熱邊界層的定義，並討論流體流經過平板和流入圓 管之邊界層及對流現象有何差異。 （ 15 分）

• 四、設計一逆向流型式之套管式油冷卻器，其內管之內徑為 i d 17 mm  ，外徑 為 o d 18 mm  ，內管內側為冷卻水：比熱（ Cp ）為 4.2 kJ/(kg K)  ，入口溫 度 c, i T 30  ℃，出口溫度 c, o T 60  ℃，冷卻水流量 10 kg/ min  。外管之內 外徑為 i D 24 mm  ， o D 25 mm  ，環側為引擎機油：入口溫度 h, i T 90  ℃、 出口溫度 h, o T 70  ℃，比熱（ Cp ）為 2.2 kJ/(kg K)  。假設其（以管外面積 計算之）總熱傳係數 2 o U 300 W/m K  。  計算熱交換負荷 Q  ？（ 5 分）  機油流量  ？（ 5 分）  此熱交換器之有效度（ effectiveness ）為何？ （ 5 分）  所需總管長為何？（ 10 分）

座號：

代號：

00960

頁次：

2 － 1

111 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 31 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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：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。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、下圖中有一流體過濾裝置，其構造之外殼層為一空心圓柱體，而內層核 心則為圓柱管狀的濾網（ filter ） 。圓柱管狀濾網為一多孔性介質（ porous media ） ，其柱體內直徑為 0.03 m in D  、外直徑為 0.1 m out D  、高度為 0.2 m L  ，而濾網的滲透性（ permeability ）則為 6 2 10 m k   。將過濾裝 置連接至流體管路，在穩態運作下過濾動力黏滯性為 6 2 10 Pa s      的 不可壓縮黏性流體，亦即，流體由外層腔室在壓力 in p 下通過濾網，並匯 集於壓力為 out p 的中心腔室後離開過濾裝置。若穩態運作下，流體的體 積流率為 1 / Q l min  ，請計算流體流經過濾裝置所經歷的壓降 in out p p  。 內外兩腔室中的壓力可假設為均勻。 （ 25 分）

Q

Q

p out

p in

Din

Dout

L

• 二、  請定義淨正吸水頭（ net positive suction head, NPSH ） ，並詳細說明其 意義。 （ 10 分）

•  請詳細說明何謂所需淨正吸水頭（ required net positive suction head, NPSHR ）以及可用淨正吸水頭（ available net positive suction head, NPSHA ） 。請具體說明二者的差異，以及如何利用 NPSHR 與 NPSHA 曲 線來求取泵之最高運轉流量。 （ 15 分）

座號：

三、如圖，有一圓柱形長直水管所構成的灑水器，圓管的總長度為 2 R 、內徑 為 D ，其固體部分單位長度（與 R 長度同向）之質量為  。運轉時，外 部馬達供給灑水器一力矩使其以角速度 0  穩定旋轉，同時，水流（水的 密度為  ）以固定的質量流率 m  由灑水器下方進入管路，並從上方圓柱 長直水管兩端的開口徑向（相對於灑水器）噴灑而出。若在時間點 0 t  時，馬達因斷電而不再提供以角速度 0  穩定旋轉的灑水器力矩，然而因 水源並未關閉，水流仍不斷地以固定的質量流率 m  進入及離開灑水器。 在此情況下，請計算灑水器旋轉之角速度 ( ) t  於馬達斷電後將如何隨著 時間而變化。外部空氣阻力與軸承等硬體零件摩擦可不計。 （ 25 分）

R

R

m

2

2

m

m

ω

(

t

)

內徑

D

四、擬利用一離心式水泵從一戶外開放於大氣的蓄水池抽水做為灌溉之用， 其抽水體積流率為 0.0142 m 3 /s 。因場地與工程預算的限制，僅能將水泵 安裝於蓄水池水面上方的位置。水泵抽吸側（ suction side ）的水管內直 徑選定為 0.102 m ，安裝後抽吸側水管管路的總損耗（包含所有主要與次 要損耗）經計算可以一等效之次要損耗係數 20 L K  表示。若選用的離心 水泵其規格書所標示的所需淨正吸水頭（ required net positive suction head, NPSHR ）為 4.572 m ，請計算安裝水泵時，水泵距蓄水池水面的高 度上限為多少，以避免誘發管路中之空蝕（ cavitation ）效應。蓄水池當 地的大氣壓為 101.353 kPa 、重力常數為 9.81 m/s 2 、環境溫度為 26.7 ℃。 在當地環境溫度下，水的密度為 996.5 kg/m 3 ，而飽和蒸氣壓則為 3.614 kPa 。 （ 25 分）

z

1

patm

1

2

代號：

00910

頁次：

2 － 1

111 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 31 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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：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。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

一、有關冷媒編號與環境議題：

•  以編號 R- 四位數字為準，說明鹵碳族（ Halocarbon group ） 冷媒的編號原則，亦即該四個數字分別代表的意義。 （ 10 分）

•  R-7  、 R-5  、和 R-4  冷媒分別代表何種成分的冷媒？（ 9 分）

•  鹵碳族冷媒因有環境危害問題，部分已遭逐步淘汰，請說明其那種 成分會造成環境何種問題？（ 6 分）

• 二、感溫式膨脹閥（ Thermostatic expansion valve ）為冷凍空調常用之冷媒控 制裝置，請回答以下問題：

•  當壓縮機開始運轉時，使用此種膨脹閥的冷媒系統可能發生何種問 題？解決作法為何？（ 10 分）

•  此種膨脹閥常被使用在大範圍的蒸發溫度條件下操作，如下圖所示， 請說明在此種條件之下冷媒系統可能發生何種問題？解決作法為何？ （ 15 分）

壓力，

kPa

5

℃

-30

℃

12K

100kPa

100kPa

5K

座號：

三、一典型溴化鋰吸收式冷凍循環：

•  其冷媒與吸收液分別為何種物質？試繪出其冷凍循環流程圖。 （ 15 分）

•  繪出表示其熱力循環之杜林圖（ Duhring Plot ，即壓力 -溫度 -濃度圖） ， 並標示出上一小題  對應之熱力狀態點。 （ 10 分）

• 四、一使用 R-134a 冷媒在 1.4 MPa 和 160 kPa 的壓力區間操作的雙段串接 （ Two-stage cascade ）製冷系統，從下循環到上循環的排熱發生在絕熱逆 流熱交換器中，其中上循環和下循環的壓力分別為 0.4 和 0.5 MPa 。在這 兩個循環中，冷媒在冷凝器出口處為飽和液體，在壓縮機入口處為飽和 蒸氣，壓縮機的等熵效率為 80% 。如果通過下循環的冷媒質量流率為 0.25 kg/s ，請回答以下問題：

•  分別在溫度 -熵圖（ T-s diagram ） 、和壓力 -焓圖（ P-h diagram ）上，示 意畫出此製冷系統的冷媒循環圖。 （ 8 分）

•  計算通過上循環的冷媒之質量流率、和其製冷能力。 （ 8 分）

•  計算此製冷系統的 COP （性能係數） 。 （ 9 分）

（ R-134a 冷媒性質圖如下）

Properties computed with: NIST REFPROP

Based on formulation of Tillner-Roth and Baehr (1994)

(1,1,1,2-tetrafluoroethane)

Reference state:

h

= 200.0 kJ/kg,

s

= 1.00 kJ/(kg∙K)

for saturated liquid at 0

℃

version 7.0

00920

頁次：

2 － 1

111 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 31 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、有關空調熱舒適（ Thermal comfort ） 。  詳述熱舒適受到那些主客觀環境 參數（加註單位）之影響。 （ 5 分）  繪表說明何謂 PMV （ Predicted Mean Vote ）指標？（ 5 分）  何謂 PPD （ Predicted Percentage of Dissatisfication ） 指標？（ 5 分）  繪圖說明 PMV 與 PPD 兩者之關係。 （ 10 分）

• 二、某空調採用鰭管式熱交換器四排管式，旁通因子（ By-pass factor ）為 0.2 ，  詳述何謂旁通因子？及其物理意義。 （ 5 分）  進入盤管前溫度為 25 ℃， 盤管露點溫度為 10 ℃，若是改選用八排管式之盤管，則離開盤管的溫度 是多少？（ 20 分）

• 三、水泵的性能測試中，出口壓力為 20 N/cm 2 ，入口壓力為 -0.4 m 水柱高， 入、出口壓力均為相對壓力，流量為 3.0 m 3 /min ，軸功率為 15 kW 。已知 泵出口直徑為 150 mm ，入口直徑為 180 mm ，進出口壓力測孔位置高度 差為 40 cm 。水的密度為 1000 kg/m 3 ，重力加速度 9.81 m/s 2 。試求：  水泵的揚程（ m ） 。 （ 10 分）  水功率（ kW ） 。 （ 10 分）  水泵效率。 （ 5 分）

座號：

• 四、室內空氣溫度為 20 ℃，相對溼度φ = 40% ，經加熱器加熱 400 W ，流出 之溫度為 46 ℃，再經由風扇吹向溼的表面，使得空氣吸收表面水汽，沿 著絕熱過程至 21 ℃的飽和狀態，最後空氣流向房間的壁面，將空氣冷卻 至 20 ℃。其中空氣的 Cp = 1.005 kJ/kg ℃， 1 atm = 101 kPa 。  繪空氣線 圖並說明空氣調節過程。 （ 5 分）  計算空氣各點狀態之絕對溼度及焓值。 （ 10 分）  空氣的質量流率（ kg/s ） 。 （ 5 分）  室內水汽凝結率（ kg/s ） 。 （ 5 分）

00940

3 － 1

111 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 31 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 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：冷凍空調自動控制

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。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、一管路系統如下圖 1 所示，包含了泵浦、盤管及電動控制閥，泵浦性能 曲線圖如圖 2 所示。

•  根據電動控制閥的開度與流量關係，主要可分成三大類，請畫圖說明 並寫出此三類之差異。 （ 10 分）

•  當系統中的電動控制閥開度為 100% 時，流經盤管的流量為 4 L/s ， 此時系統中管路與盤管的總壓損為 60 kPa ，試計算此電動控制閥的 Kv 值？（ 5 分）

•  承上；圖 3 為本系統中流經盤管的流量對應到熱輸出百分比關係圖， 圖 4 為本系統使用的電動控制閥開度與流量百分比關係圖，當盤管的 負載降為全載的 90% 時，根據圖 1~ 圖 4 內容，計算此時系統的流量、 電動控制閥的開度與 Kv 值。 （ 10 分）

（ Kv ：流量係數，當△ P = 1 kPa 時之流量（ L/s ） ）

泵浦

電動

控制閥

盤

管

流量（

L/s

）

壓力（

kPa

）

座號：

FLOW

HEAT OUTPUT

100%

50%

100%

50%

10%

0

90%

STEM TRAVEL

FLOW

50%

100%

10%

50%

90%100%

0

• 二、下圖為一空調箱示意圖，此空調箱採用露點溫度控制技術以滿足空調空 間需求，除此之外；並藉由外氣風門開度控制技術，以兼顧空調空間空 氣品質與達到節能之目的。

•  請說明要達到此空調箱的控制設計需求，至少需要那些控制元件，並 說明各元件於控制系統中主要之功能。 （ 10 分）

•  承  ，以上規劃的各種控制元件分別需連接至中央監控系統的何種 訊號接點，以達到控制要求？（請以輸入、輸出、數位、類比作答） （ 5 分）

•  請根據  ~  所規劃之系統，並依照我國全年外氣條件之特性，進行此 空調箱的控制流程設計，以滿足空調空間整體設計需求。 （ 10 分）

OA

RA

SA

C

C

空調空間

風

扇

三、一控制系統如下所示，請回答下列問題：

•  此控制系統的特徵函數。 （ 5 分）

•  若此系統為穩定，根據勞斯 -赫爾維茲準則（ Routh-Hurwitz criterion ） 決定 K 值的範圍。 （ 10 分）

R(s)

Y(s)

s+1

s+3

K

s(s+1)(s+2)

四、請回答下列問題：

•  請說明冰水系統中採用一次側變流量系統控制技術與方式。 （ 5 分）

•  請利用泵浦性能曲線與系統阻抗曲線說明當負載變化時，一次側變流 量系統的流量、壓力及泵浦耗電功率變化情形。 （ 5 分）

•  當負荷端負載較低時，一次側變流量系統會發生什麼問題？如何藉由 自動控制技術防止相關之問題。 （ 5 分）

五、請說明下列自動控制名詞之定義：

•  PID 控制。 （ 10 分）

•  上升時間（ Rise time ）與安定時間（ Settling time ） 。 （ 5 分）

•  重置控制（ Reset control ） 。 （ 5 分）