101年 專技高考 冷凍空調工程技師｜歷屆考題全文（機器抽取）
101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），101 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
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 全一頁
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。
-
本試題之相關公式、物理常數、符號意義及設計參數未提及時，請自行合理推斷與假設。
-
一、一黏性不可壓縮流體（密度為 ρ ，黏滯係數為 μ ），假設流體為均勻穩態之層流。該 流體流經無限延伸且垂直於地面之兩面平行板面之間（板面間隔為 2 h ， x = 0 與 z = 0 代表兩平板間隔中央平面），如下圖所示。請使用 Navier-Stokes 方程式決定：
-
速度分佈 v ( x ) ；（ 10 分）
- 流動方向之壓力梯度（ d p /d y ）， 以平均速度 V 表示。（ 15 分）
二、一不可壓縮流體，其 x 方向速度為：
其 z 方向速度為 0 ，請推導 y 方向之速度 v 。假設 y = 0 處， v = 0 。（ 25 分）
-
三、一離心水泵放置於一大型開放式水槽上方 z 1 處，水流量為 0.012 m 3 /s 。在此水流量下 ，依據水泵製造商手冊，其 NPSHR （ Required Net Positive Suction Head ）為 5 m ，請決 定於水溫 20 ℃（蒸氣壓： 2.338 kN/m 2 ，比重量： 9.789 kN/m 3 ）及大氣壓力 101 kPa 下， 該水泵不會發生空蝕現象，可以置放的最大高度 z 1 。假設於水槽與水泵間的管路損 失係數為 20 ，管路直徑為 10 cm 。（ 25 分）
-
四、水流經一旋轉灑水器臂，如下圖所示，假設摩擦力可忽略。
-
若旋轉速度為 200 rpm ，請決定噴灑流
- 請問這是一個泵或是渦輪機？（ 10 分）
1 cm
20 cm
Q
60º
ω
= 200 rpm
Direction of flow
y
x
z
h
h
座號：
熱力學與熱傳學
下載：題目
官方不公布申論答案
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 ： 00950 全三頁 第一頁
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。
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一、名詞解釋：（每小題 5 分，共 20 分）
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熱力學第二定律。
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何謂 Exergy 。
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塊狀熱容分析法（ Lumped heat capacity method ）意義與適用條件。
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普朗特數（ Prandtl number ）之定義 [ 標明各子參數意義與單位 ] 、物理意義與應 用場合。
-
二、質量流率 2 . 5 kg/s 、狀態 300 kPa 、 25 ℃的液體水，與狀態 300 kPa （ abs ）、 400 ℃過 熱水蒸汽在混合室（ mixing chamber ）均勻混合後，以 300 kPa （ abs ）、 78 ℃狀態離 開。已估計出有 12 kW 的熱從混合室損失至 25 ℃的外界空氣。試求：（必要時請 查附表）（每小題 10 分，共 20 分）
-
過熱水蒸汽的體積流率， L/min 。
-
此混合過程中熵增生率， kW/K ；並解釋熵增生的原因。
-
三、有一卡諾熱機（ Carnot heat engine ）自 727 ℃處接受熱，並將廢熱排放至 27 ℃之環境。 此熱機所作的功全部用以驅動一部卡諾冷凍機（ Carnot refrigerator ），使其在 -13 ℃處 吸取 455 kJ/min 的熱，並將熱排至 27 ℃的環境。試求：（每小題 10 分，共 20 分）
-
熱機所需的最小熱傳率， kJ/min 。
-
兩部機械排至環境的熱傳率總和， kJ/min 。
-
四、一個外壁直徑 0 . 5 m 的球形不鏽鋼容器（壁厚 1 cm ， ksus =14 W/(m · ℃ ) ），裝有 40 kg 的水 與 15 kg 的冰，為了防止外表面結露，使用 NBR/PVC 保溫泡棉（ kc =0 . 0375 W/(m · ℃ ) ）包 覆於表面。環境大氣設計條件定為乾球溫度 35 ℃，相對濕度 71 . 223% ，熱傳係數 h o=10 W/(m 2 · ℃ ) 。已知冰的融解熱 333 . 54 kJ/kg 。假定容器不鏽鋼壁與內部冰水溫度 相近。試求：（必要時請查附表）（每小題 10 分，共 20 分）
-
若包覆後外表溫度恰高於露點溫度 1 ℃，則包覆厚度應取多少 cm ？
-
在此包覆厚度下，容器內的冰完全融解需多少時間（ hr ）？
-
五、有一廢熱回收系統，採用鰭管橫向流式（ fin-tube, cross flow ）兩流體皆未混合 （ unmixed ）之熱交換器，廢熱氣在 320 ℃狀態進入，離開時為 120 ℃，其熱量用以 加熱壓力維持約在 350 kPa 、流率 0 . 8 kg/s 、溫度 30 ℃的水，使其出口溫度提升至 130 ℃；水側係為 8 支 15A ， schedule40 （外直徑 21 . 34 mm 、壁厚 2 . 77 mm ）不鏽鋼 管。若廢熱氣的比熱近似於 1000 J/(kg · ℃ ) ，且以廢熱氣側表面積值為基準的總熱傳 係數是 Uh =55 W/(m 2 · K) 。試求：（必要時請查附表）（每小題 10 分，共 20 分）
-
廢熱氣側表面積值， m 2 。
-
若每支水管流率相同，並已完全發展（ fully developed ），試估算管內對流熱傳係 數， W/(m 2 · K) 。
座號：
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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
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
：
00950
第二頁
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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
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
附表二
| Absolute Pressure, kPa | Specific Volume, m 3 /kg | Specific Volume, m 3 /kg | Enthalpy, kJ/kg | Enthalpy, kJ/kg | Entropy, kJ/(kg·K) | Entropy, kJ/(kg·K) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Temp. t, °C | p | Sat. Liquid v f | Sat. Vapor v g | Sat. Liquid h f | Sat. Vapor h g | Sat. Liquid s f | Sat. Vapor s g |
| * | * | * | * | ||
|---|---|---|---|---|---|
| kJ/(kg·K) | kJ/(kg·K) | kJ/(kg·K) |
| 管內層流 | =3 . 657 ； 等熱通量 Nu =4 . 364 等壁溫 Nu d d | =3 . 657 ； 等熱通量 Nu =4 . 364 等壁溫 Nu d d | =3 . 657 ； 等熱通量 Nu =4 . 364 等壁溫 Nu d d |
|---|---|---|---|
| 管內紊流（完全發展） | 管內紊流（完全發展） | 管內紊流（完全發展） | 管內紊流（完全發展） |
| 光滑管 | n d d Pr 023Re 0 Nu 0.8 . = : | 流體被加熱 | n =0 . 4 |
| 光滑管 | 參數性質 基於容積溫度 | 流體被冷卻 | n =0 . 3 |
| 溫度 ℃ | 密度 , ρ kg/m 3 | 比熱 , Cp J/(kg· ℃ ) | 動力黏度 , μ kg/(m·s) | 熱膨脹係數 , β 1/K | 熱傳導係數 , k W/(m· ℃ ) | 普朗特數 ,Pr |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 30 | 996 . 0 | 4178 | -4 7 . 98×10 | 0 . 294×10 -3 | 0 . 615 | 5 . 42 |
| 35 | 994 . 0 | 4178 | -4 7 . 20×10 | 0 . 337×10 -3 | 0 . 623 | 4 . 83 |
| 45 | 990 . 1 | 4180 | -4 5 . 96×10 | 0 . 415×10 -3 | 0 . 637 | 3 . 91 |
| 50 | 988 . 1 | 4181 | -4 5 . 47×10 | 0 . 451×10 -3 | 0 . 644 | 3 . 55 |
| 55 | 985 . 2 | 4183 | -4 5 . 04×10 | 0 . 484×10 -3 | 0 . 649 | 3 . 25 |
| 60 | 983 . 3 | 4185 | -4 4 . 67×10 | 0 . 517×10 -3 | 0 . 654 | 2 . 99 |
| 65 | 980 . 4 | 4187 | -4 4 . 33×10 | 0 . 548×10 -3 | 0 . 659 | 2 . 75 |
| 70 | 977 . 5 | 4190 | -4 4 . 04×10 | 0 . 578×10 -3 | 0 . 663 | 2 . 55 |
| 75 | 974 . 7 | 4193 | -4 3 . 78×10 | 0 . 607×10 -3 | 0 . 667 | 2 . 38 |
| 80 | 971 . 8 | 4197 | -4 3 . 55×10 | 0 . 653×10 -3 | 0 . 670 | 2 . 22 |
| 85 | 968 . 1 | 4201 | -4 3 . 33×10 | 0 . 670×10 -3 | 0 . 673 | 2 . 08 |
| 120 | 943 . 4 | 4244 | 4 2 . 32×10 | 0 . 858×10 -3 | 0 . 683 | 1 . 44 |
| 130 | 934 . 6 | 4263 | -4 2 . 13×10 | 0 . 913×10 -3 | 0 . 684 | 1 . 33 |
電工學（包括電機機械）
下載：題目
官方不公布申論答案
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 ： 00960 全一張 （正面）
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、如下圖所示的單相交流電路中，如果變壓器的功率損失及線路電壓降均甚小而可以 忽略，則試求此電路的輸出功率 P2 及輸入功率 P s 各為多少瓦（ W ）？而電路的操作 效率（輸出 / 輸入）又為多少 % ？（ 20 分）
1 2 ( ) 106.0661cos(377 ) V 4.6875 , 90 67.5 160 120 s s V t t j j = = Ω = - = + Ω z z z Ω
- 二、 有一簡單且在時間 0 = t 前已達穩態的電阻及電感組合電路中，若開關 s 1 在時間 0 = t 秒 時打開（ open ），試推導並繪出在時間 0 ≥ t 後流經電阻 之電流波形 3 r ( ) t i ？（ 20 分）
1
2
3
5
,
10
,
10
,
100 mH
r
r
r
L
=
Ω
=
Ω
=
Ω
=
三、 若有一台三相感應電動機的電源端一相線路瞬間發生斷路，試問此電動機還有可能 持續轉動嗎？其原因及可能的輸出狀況又將變為如何？（ 20 分）
四、 將一台電樞電阻為 0.5 Ω 、磁場電阻為 400 Ω 、額定電壓 200 V 的直流並激電動機轉 軸上不接任何機械負載而空轉時，其轉速可達每分鐘 1500 轉。若此電動機的機械 摩擦等損失可以忽略，則在相同的輸入電壓情況下，逐漸地增加其轉軸上的機械負 載，若此一電動機的轉速降至每分鐘 1470 轉時，試問此時其轉軸上所連接的機械 負載將為多少牛頓 -公尺（ N-m ）？（ 20 分）
座號：
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 ： 00960 全一張 （背面）
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）
- 五、 Ω 60 將三台額定均為 1.0 kV A, 100 V : 400 V 之理想單相變壓器組合成一等效之 YΔ 型連接三 相變壓器（低壓側 Y 接，高壓側 Δ 接）。如下圖所示，試問若將此等效三相變壓器之低 壓側接至一組線間電壓為 173.21 V 之平衡三相電源，而高壓側連接至由三個 80 j + 之阻抗連接成 Y 型的負載時，供應至負載的三相總實功率為多少瓦（ W ）？（ 20 分）
80
60
j
Ω
80
60
j
Ω
80
60
j
Ω
173.21
0 V
∠
o
173.21
120 V
∠-
o
173.21
120 V
∠
o
100 V:400 V
100 V:400 V
100 V:400 V
冷凍工程與設計
下載：題目
官方不公布申論答案
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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
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、 HCFC-22 冷媒在歐盟、美國、日本等國均已禁止使用於新設備，而我國亦已於 100 年起禁止 7.1 kW 以下 HCFC-22 冷媒窗（分離）型空調的生產與進口，試說明 HCFC-22 冷媒的禁用原因，在冷凍空調產業的應用範圍，禁用後對冷凍空調產業造 成的問題以及產業所需的因應對策。（ 25 分）
-
二、一 9 kW 加熱能力的二氧化碳熱泵熱水系統以超臨界循環運轉，系統高壓操作在 10 MPa ，低壓操作在 4 MPa ，熱水系統冷媒出口溫度設定在 35 ℃，熱水入口溫度 30 ℃、出口 50 ℃，蒸發器出口冷媒為飽和狀態，系統裝置有吸入口熱交換器，其有 效度為 0.6 。假設等熵壓縮、等焓膨脹，過程忽略壓損與熱損。已知水的定壓比熱 Cp = 4.182 kJ/(kg·K) 。請繪此 CO2 熱泵熱水系統的管路與莫里耳（ P-H ）示意圖，及 在圖中標示相對應位置，並試求： 熱水系統水流量必須有多少 kg/hr ？ 熱泵冷媒 流量必須有多少 kg/hr ？ 此 CO2 熱水系統的理論加熱性能係數（ COP ）？ 二氧化 碳冷媒除了本例超臨界的冷凍循環外，另舉兩例不同的二氧化碳冷媒冷凍循環應用 。（ 25 分）
： 00910 全一張 （正面）
座號：
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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
-
三、在設計冷凍系統時，液冷媒管尺寸的設計，通常其摩擦壓降小於 1 K ，請說明液管 尺寸對冷凍系統的影響。如果有一 R410A 冷凍系統，其蒸發溫度 -5 ℃，冷凝溫度 40 ℃，冷凍能力 17 kW ，其液管當量長度 25 m ，其中 8 m 為上升管，配管要求摩擦 壓降小於 1 K ，求在此條件下的液管最小管徑（ mm ）？及系統所需的最小過冷度為 何（ K ）？（ g = 9.8 m/s 2 ）（ 25 分）
-
四、離心式冷媒壓縮機常用在大型空調冰水系統，設計冰水系統必須了解離心式冷媒壓 縮機的特性，請繪壓頭 -流量圖（ H-Q ）說明造成離心式冷媒壓縮機喘震的原因及其 造成的現象？一般離心式冷媒壓縮機的容量控制有：入口導葉片、變頻、熱氣旁通、 可變擴壓器與 ON/OFF 等方式，試說明這些控制的原理與其優缺點？當設計冰水系 統時，如何根據空調設計條件選用這些主機控制功能以達到系統的最佳設計要求？ （ 25 分）
空調工程與設計
下載：題目
官方不公布申論答案
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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
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、空調系統冷凝器採用冷卻塔（ cooling tower ）提供的冷水來散熱。具有風扇驅動之 冷卻塔依水與空氣流動安排方式的不同，請舉出 3 種型式的冷卻塔，分別繪出各種 型式的示意圖並說明原理。（每一種 8 分，共 24 分）
-
二、 請畫出以溴化鋰（ LiBr ）水溶液為工作溶液的單效吸收式空調系統（ single effect absorption air-conditioning ）之示意圖，說明系統原理及各個元件的功能。（ 15 分）
-
系統 COP 如何計算？（ 3 分）
-
若驅動熱源為 80 ℃，冷卻水塔提供 35 ℃的冷水、冰水設計溫為 5 ℃，則理論上溴 化鋰水溶液之濃溶液濃度（質量百分濃度）應為何？稀溶液濃度為何？請由圖 1 求出並說明如何求得。（ 8 分）
蒸氣壓力，
kPa
19.9
25.0
31.2
38.6
47.4
57.8
70.1
9.58
12.3
15.7
7.38
4.24
5.62
3.17
2.34
1.70
1.23
0.87
70
0.61
69
67
68
20
30
40
50
溶液中的溴化鋰，
%
質量
60
55
純水的飽和溫度，
°C
0
10
10
5
20
15
30
25
40
35
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
： 00920 全三頁 第一頁
座號：
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 ： 00920 全三頁 第二頁
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
- 三、某空調系統之壓縮機的特性如圖 2 所示，其氣冷式冷凝器的排熱率如圖 3 所示，冷 凝器的性能如圖 4 所示，請由這三個圖找出當周圍溫度為 30 ℃時，凝結單元之特性， 也就是列出下表的數值。其中 qc 為冷凝排熱率、 qe 為冷凍容量、 P 為壓縮機功率、 t e 為蒸發溫度、 t c 為冷凝溫度。（ 25 分）
冷凍容量與功率，
kW
蒸發溫度，
°C
圖
圖
3
排熱率，
kW
凝結溫度，
°C
2
圖
4
凝結溫度，
°C
排熱率，
kW
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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 ： 00920 全三頁 第三 頁
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
-
四、空調機將溫度 30 ℃、濕球溫度（ wet-bulb temperature ） 25 ℃之空氣調節成為溫度 25 ℃、露點溫度（ dew point ） 6.5 ℃之空氣，並以 1000 m 3 /min 的流量送回室內，空 調機之除濕水溫度為 25 ℃，試求該空調機之：（參考圖 5 及表 1 作答）
-
除濕量（ kg/min ）（ 6 分）
-
總負荷量（ kJ/min ）（ 10 分）
-
潛熱負荷量（ kJ/min ）（ 6 分）
-
空調負荷噸數（ 3 分）
圖
5
空氣線圖
表 1 飽和水之熱力性質表
| t e , ℃ | q e , kW | P , kW | q c , kW | t c , ℃ |
|---|---|---|---|---|
| 10 | ||||
| 5 | ||||
| 0 | ||||
| -5 | ||||
| -10 |
| T | P sat | v f | u g | s fg | s g |
|---|
冷凍空調自動控制
下載：題目
官方不公布申論答案
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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：
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。
-
本試題若有物理參數或條件不足時，請自行合理假設。
-
一、冷媒膨脹裝置有毛吸管、熱力膨脹閥與電子式膨脹閥等。
-
說明以上三種冷媒膨脹裝置之功能及應用上之差異。（ 10 分）
-
電子式膨脹閥在熱泵應用上其優點為何？（ 5 分）
-
下圖為有外部平衡管的熱力膨脹閥，說明其功能。（ 10 分）
17.1 psig
21.05 psig
20 °F(sat)
A
11.26 psig
16 psig
15 °F(sat)
11.26 psig
4 °F
B
C
11.26 psig
14 °F
17.1 psig
14 °F
Super heat
In
5.84
psig
二、依據以下變風量系統控制流程圖：
-
說明送風量之控制流程。（ 10 分）
-
說明回風量是否需要同時控制？（ 5 分）
-
說明下圖中之外氣量控制。（ 10 分）
座號：
101 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第 2 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
-
三、變水量系統基本上以管路靜壓感測作為冰水泵轉速控制之參數。試問：
-
感測點設在近供水端及管路末端對流量控制之差別為何？（ 10 分）
-
感測點設在近供水端及管路末端對泵耗能有何影響？（ 15 分）
-
四、比例式控制適用於變化較緩慢的系統，說明如何將比例式控制用在送風溫度控制， 應考量最低空調負荷時之送風溫度，比例增益可考量空調負荷與設計值之比值，並 說明如何控制送風溫度。（ 25 分）