104 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

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、磁流變（ magnetorheological MR ）流體是由可被磁化的微米（ micron ）粒子懸浮於 適當的溶液中而成， MR 流體的黏度常出現剪稀或類塑性（ shear thinning or pseudo plastic ）現象，即黏度會隨剪應力增加而降低。此類流體的剪應力表示式為 τ = τ y + K ( du / d y) m ，上式中 τ 為剪應力， τ y 為應力， K 為濃度指數， m 為倍率指數。 MR 流體的應用之一是可變液壓離合器（如圖一所示），一典型的多碟 MR 離合器 包括內徑 R 1 ，外徑 R 2 且間距相同之碟片，並連接於輸入軸上。各碟片之間距為 h 且充滿黏性流體。今有一磁性流體其 τ y =900 Pa ， K =58 Pa. s m ， m= 0.82 。

•  當 N 碟組成之磁性流體離合器之輸入軸以角速率 ω 旋轉，而輸出軸靜止時，推導 其傳輸扭力表示式。（ 10 分）

•  計算當 N= 11 ， R 1=50 mm ， R 2=200 mm ，轉速 n= 2400 rpm ， h= 1.2 mm 時，扭 力為何？（ 10 分）

圖一

• 二、二個強度相等的自由旋渦，旋轉方向相反，若與均勻流 U 重疊，如圖二所示。這二 個旋渦的流線函數為 ψ =-[ ± Γ /(2 π )] ln r 。

•  試推導在點 P ( x , y ) 的 x 方向速度分量 u ( x , y ) 。（ 15 分）

•  試計算在點 A (0,0) 的 x 方向速度分量 u 。（ 5 分）

y

圖二

P

(

x

,

y

U

H

H

A

（正面）

座號：

)

104 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

• 三、一個長 1.5 m 、寬 0.3 m 的平板，以 3m/s 牽引於充滿 20 ℃ 水（其黏度 μ =1.002×10 -3 Pa.s ，密度 ρ =998.2 kg/m 3 ）的蓄水池中，觀測到的阻力為 14 N 。

•  若利用動力相似條件，將其應用於具有速度 18 m/s 的空氣流（在大氣壓 101.3 kPa 且溫度 15 ℃ ，其黏度 μ =1.789×10 -3 Pa.s ，密度 ρ =1.225 kg/m 3 ）中，則 此時平板的長度及寬度應為何？（ 10 分）

•  試計算作用於此平板的阻力為何？（ 10 分）

• 四、如圖三所示，貯槽 A 到貯槽 B 的體積流率，希望藉由節點 C 到貯槽 B 之間另增加 第二條圓管，使其體積流率增加 30% （即流率由 Q 變成 1.30 Q ）。倘若 A 、 B 兩貯 槽自由面高度差 8 m ，而且管路的次要損失可忽略不計，則在假設所有管子的摩擦 因子均為 0.02 的情況下，新增圓管的直徑 D 為何？（ 20 分）

圖三

• 五、一部軸流式輪機機械，其轉子的上游與下游之速度三角形，如圖四所示。請問此部 輪機機械為輪機或風扇？（ 5 分）試描繪一個適當的葉片截面，並計算每單位質量 流體之功率為何？（ 15 分）

上游

下游

104 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 代號 ： 00950 全一頁

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、空氣在一個活塞與汽缸組合（ piston-cylinder assembly ）的裝置內，進行等熵膨脹的 過程。已知起始的壓力為 100 kPa ，起始的比容積為 1 m 3 /kg ，最後的比容積為 2 m 3 /kg ，等容比熱值為 0.718 kJ/(kg ． K) ，氣體常數值為 0.287 kJ/(kg ． K) 。分別求 出此過程  最後的壓力，  最後的溫度，  每單位質量所作的功，以及  每單位質 量所需的熱。（每小題 5 分，共 20 分）

• 二、將一塊重量為 70kg 且溫度為 227 ℃ 的鐵塊，丟入一個很大的湖中。假設湖水的溫度 永遠為 27 ℃ ，且鐵塊最後的溫度即為湖水的溫度。假設鐵塊的平均比熱值為 0.45 kJ/ （ kg ． K ），求出此過程中  鐵塊釋放出的熱量，  鐵塊的熵變化量，  湖 水的熵變化量。（每小題 5 分，共 15 分）

• 三、  寫出卡諾熱機（ Carnot Heat Engine ）的熱效率（ thermal efficiency ），  卡諾熱泵 （ Carnot Heat Pump ）的性能係數（ coefficient of performance ），  卡諾冷凍機 （ Carnot Refrigerator ）的性能係數（ coefficient of performance ）。（每小題 5 分， 共 15 分）

• 四、熱傳遞的基本傳熱模式有熱傳導、熱對流與熱輻射等三種。  寫出此三種傳熱模式 其間的差異或相同點。  分別寫出每一種模式所描述溫度與熱傳率間的數學公式， 以及  此數學公式稱作什麼定律（ law ）？（每小題 6 分，共 18 分）

• 五、空調系統設備中一定有熱交換器的裝置，  說明那些熱交換器的名稱，  說明作熱 交換的流體間有直接接觸或無直接接觸，以及  說明作熱交換的流體分別為液體與 氣體或液體與液體或是氣體與氣體？（每小題 7 分，共 21 分）

六、小明每日消耗的熱量為 1500 仟卡，則小明相當於發熱量為幾瓦特的熱源？（ 11 分）

座號：

104 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、交流穩態電路如下圖，電源電壓 0 V 100 ˆ ° ∠ = E （有效值），試求：

•  繪圖中的 a 及 b 兩端戴維寧（ Thévenin ）等效電路。（ 10 分）

•  調整負載電阻值 RL 以獲得最大功率，計算此負載的最大功率。（ 10 分）

ˆ

E

二、單相負載端電壓 2sin(377 ) V 200 t v L = ，負載電流 30 ) A 2sin(377 20 ° + = t i L 。試 求：

•  此負載的實功率、虛功率及功率因數。（ 10 分）

•  若負載等效為串聯的電阻、電感及電容電路，計算此電路的電阻、電感及電容值。 （ 10 分）

• 三、某一台 4 極、 60 Hz 、 Y 接的三相感應電動機，定子的每相等效電阻為 0.4 Ω 。當轉 速為 1710 轉／分，總輸入功率為 15 kW ，電動機的線電流為 25 A 。試求：

•  滑差率（ slip ）、定子及轉子的銅損（導體損）。（ 10 分）

•  總氣隙功率及電磁轉矩。（ 10 分）

• 四、三相感應電動機運轉時線電壓為 380 V ，電動機的線電流為 50 A ，頻率 60 Hz ，功 率因數為 0.85 。試求：

•  若電源的線電壓及電動機負載維持固定，並接三相電容以提升電源側功率因數為 0.95 落後（ lagging power factor ），計算電源側的線電流。（ 10 分）

•  同  之條件，三相電容為 Y 接線，計算每相電容抗及電容值。（ 10 分）

• 五、單相變壓器的額定為 50 kVA ， 2200 V ： 220 V ，變壓器的等效至高壓的串聯阻抗 Ω + 3.6 1.5 j 。採用三台此單相變壓器接成 YΔ 接供給三相平衡負載。試求：

•  繪高壓側繞組為 Y 接，低壓側繞組為 Δ 接的接線圖，並計算低壓側的額定線電壓 及線電流。（ 10 分）

•  低壓側在額定電壓及電流的負載，功率因數為 0.8 落後，計算電壓調整率 （ voltage regulation ）。（ 10 分）

代號 ： 00960 全一頁

座號：

104 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 全五頁 第一頁

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、有一以 R-22 為冷媒之冷凍循環系統，如下圖所示。其中連接冷凝器及蒸發器之熱 交換器之熱效率（ thermal efficiency ）為 61% ，蒸發器及冷凝器之溫度分別為 4 ℃ 及 40 ℃ ，其對應之熱力性質如下表所示。冷媒剛離開蒸發器（位置 6 ）及冷凝器（位 置 3 ）時分別為飽和蒸汽及飽和液體。若壓縮機為等熵過程且忽略各個元件之壓損， 配合附圖一：過熱蒸汽 R-22 之莫里爾圖（ Mollier chart ），試求：

•  繪出本循環之壓力 -焓（ p-h ）圖。（ 5 分）

•  單位質量冷媒之冷凍能力（ specific refrigeration effect ） (kJ/kg) ？（ 5 分）

•  壓縮機單位質量冷媒所需之功（ specific work ） (kJ/kg) 。（ 5 分）

•  本冷凍循環之性能係數（ coefficient of performance, COP ）？（ 5 分）  冷媒離開壓縮機之出口溫度 ( ℃ ) ？（ 5 分）

冷凝器

熱交換器

壓縮機

膨脹閥

蒸發器

2

1

3

4

5

6

Qc

Qe

Wc

• 二、有一個鰭管式氣冷式冷凝器，已知其熱傳率為 70 kW ；管內流體為冷媒，鰭管外為 空氣，體積流率為 6.6 m 3 /s ，空氣側之總熱傳面積為 210 m 2 ，且空氣側之總括熱傳 係數（ overall heat transfer coefficient ） Uo 為 37 W/m 2 K 。若冷媒之冷凝溫度限制在 55 ℃ 以內，則此氣冷式冷凝器只能適用於大氣溫度最高為攝氏幾 ℃ 之地區？（ 25 分） 註：空氣之密度 1.15 kg/m 3 ，定壓比熱 1.00 kJ/kg K ‧

座號：

104 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 全五頁 第二頁

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、有一以 R717 （ NH3, Ammonia ）為冷媒之雙蒸發器單壓縮機之冷凍循環系統，如下 圖所示。其中高溫蒸發器之溫度為 -6.7 ℃ ，冷凍能力為 5 冷凍噸（ 1 噸冷凍能力 = 3.52 kW ）；低溫蒸發器之溫度為 -34.4 ℃ ，冷凍能力為 10 冷凍噸；冷凝器之壓力 為 10.8 bar ，且冷媒在蒸發器及冷凝器之出口均為飽和狀態，試求：

•  冷媒分別在高溫（位置 4 ）及低溫（位置 5 ）蒸發器之質量流率 (kg/s) ？（ 10 分）  假設冷媒在壓縮過程為理想氣體（ ideal gas ），計算壓縮機所需之功 (kW) ？（ 15 分）

，

• 註： NH3 蒸汽之定壓比熱 Cp = 2.172 kJ/kg K ‧ ，定容比熱 Cv = 1.684 kJ/kg K ‧ Cp/Cv = 1.29

冷凝器

10.8 bar

蒸發器

-6.7℃

蒸發器

-34.4℃

3

4

5

7

8

6

2

1

閥

5冷凍噸

10冷凍噸

壓縮機

104 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 全五頁 第三頁

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

• 四、有一以溴化鋰 -水（ LiBr-water ）溶液為介質之吸收式冷凍機，如下圖所示。其中產 生器之溫度為 105 ℃ ，冷凝器 35 ℃ ，蒸發器 5 ℃ ，吸收器 30 ℃ ，泵輸送溶液之質量 流率為 W1 = 0.4 kg/s ，利用附圖二（溶液溫度 -壓力 -濃度圖）及附圖三（溶液焓 -濃 度圖），試求：

•  流體進入吸收器之質量流率 W2(kg/s) 及冷凝器之質量流率 W3(kg/s) ？（ 8 分）

•  各個元件之熱傳率， Qg （產生器）， Qa （吸收器）， Qc （冷凝器）， Qe （蒸發器） (kW) ？（ 12 分）

•  本吸收式冷凍機之性能係數（ coefficient of performance, COP ）？（ 5 分）

泵

水蒸汽

產生器

105℃

吸收器

30℃

蒸發器

5℃

冷凝器

35℃

0.4 kg/s

閥

Qa

Qe

Qc

Qg

①

②

③

④

⑤

閥

104 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 全五頁 第四頁

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

附圖一

Pressure, kPa

Enthalpy, kJ/kg

Specific volume, m

3

/kg

Pressure-enthalpy diagram of superheated refrigerant 22 vapor.

Vapor pressure, kPa

Lithium bromide in solution, % by mass

Saturation temperature of pure water,

℃

Temperature-pressure-concentration diagram of saturated LiBr-water solutions.

104 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 全五頁 第五頁

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

附圖三

Enthalpy, kJ/kg

Enthalpy of LiBr-water solutions

104 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 ： 00920 全一張 （正面）

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、變風量（ VAV ）乃因應空調需求而改變送風量，空調箱吸入的外氣量也會因此變化。 為維持室內空氣品質，必須有適當的外氣通風量控制。

•  試提出兩種空調系統外氣通風量的控制方法。（ 10 分）

•  面積 1000 m 2 樓高 5 m 的工廠，其製程排放某氣態污染。如無通風一小時後工廠 內濃度會高於 10 mg/m 3 ，計算該氣態污染的排放量（ mg/s ）。（ 10 分）

•  若擬利用外氣通風將該污染的濃度維持在 1 mg/m 3 以下，則所需最低外氣量 （ m 3 /s ）為何（假設外氣濃度為 0 ）？（ 5 分）

• 二、某空調系統溫度設在 24 ℃相對溼度為 50% ，供風溫度為 15 ℃，供風量為 10,000 m 3 /hr ， 為了節約能源，引入低溫外氣減少空調耗電。參考空氣線圖（如附圖）作答並將過 程繪圖說明。

•  當外氣溫度為 18 ℃相對溼度為 60% ，室內顯熱比為 0.9 ，直接引入外氣再用蒸汽 加濕至負載曲線後供風，蒸汽焓為 2534 kJ/kg ，計算其加濕量（ kg/hr ）。（ 15 分）

•  如小題  ，但空調負荷降為原設計之六成，供風溫度改為 18 ℃，此時外氣送風量 為何（ m 3 /s ）？（ 10 分）

• 三、變頻泵可以使冰水流量改變，因而在部分負載時降低冰水流量以達到節能效果。

•  維持管路有足夠的靜壓是設計變流量系統之要件，說明其設計原理。（ 15 分）

•  進一步說明應在管路何處設置靜壓測點，及說明其原理。（ 10 分）

• 四、有一空調工程完工後，測得風管的送風量不足。有位工程師分析其原因，認為可能 是系統效應（ system effects ）。

•  何謂系統效應？以圖示並加以文字說明。（ 15 分）

•  原設計在供風壓力為 500 Pa 時，風量應為 5000 m 3 /hr ，該位工程師估算系統效應 為 100 Pa ，風機變頻器原設計運轉頻率為 50 Hz ，計算需要調高到何頻率才能獲 得 5000 m 3 /hr 的風量。（ 10 分）

座號：

104 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 ： 00920 全一張 （背面）

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

104 代號 ： 00930 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：

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、於比例積分微分控制器（ PID ）中，控制器之轉換函數： ) 1 ) (

•  試寫出控制器輸出函數 m(t) 與輸入訊號 e(t) 具 P 、 I 、 D 型式之數學關係式。（ 20 分）

•  試討論具 PID ， PD 控制功能之輸出函數 m(t) 值隨時間 t 變化的差異性。（ 20 分） （ Kp ：控制器之比例、微分、積分常數， Td ：微分作用持續時間， Ti ：積分作用持 續時間， m(t) ：控制器輸出函數， e(t) ：輸入訊號設為 unit-ramp 函數， M ( s ) ： m(t) 經 拉普拉斯轉換後之函數， E ( s ) ： e(t) 經拉普拉斯轉換後之函數）

• 二、於壓縮機處加裝何種控制裝置（參考下圖）可使冷氣機亦具有暖氣機之功用？試詳 述此控制裝置之工作原理。（ 20 分）

冷凝器

壓縮機

毛細管

風扇馬達

蒸發器

室外

室內

• 三、  CESS 控制裝置（ Comfort Energy Saving System ）於空調功能有何重要性？（ 10 分）  試以繪圖比較有、無此裝置之空調系統，對於室內空氣品質之控制（隨時間的差 異）。（ 10 分）

• 四、於下列冰箱之基本架構圖中，如何利用電磁閥開關以達到熱氣除霜（ Hot Gas Defrost ）之控制功能？試說明其工作原理。（ 20 分）

乾燥器

冷凝器

壓縮機

毛細管

蒸發器

座號：