00930

頁次：

1 － 1

114 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 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、一台三相馬達在 0.707 滯後功因下，自 220V 三相交流電源汲取 20kVA 功 率，倘擬於馬達端子間跨接電容器組來提升功因至 0.90 滯後，試求所需電 容器組之 kvar 值，並比較跨接電容器組前後之馬達線電流值。 （ 25 分）

• 二、某額定值 10 hp ， 220 V 分激式直流馬達，其電樞電阻與場電阻分別為 0.25  與 220  ，設於 220 V 直流電源供應下汲取 40 A 負載電流且總旋 轉損耗為 450 W ，試求該馬達效率值。 （ 25 分）

• 三、有一額定 15 hp ， 460 V/60 Hz ， 1728 rpm 三相四極感應電動機，提供額 定輸出功率予連結至其軸上負載，設電動機之風阻與摩擦損耗合計為 750 W ，試求其轉子銅損（ Rotor copper loss ）為多少 W ？（ 25 分）

四、設由三台 50 kVA ， 2300 V/230 V ， 60 Hz 單相變壓器，接成下圖所示之 4000 V/230 V 三相變壓器組，各變壓器低壓側等效阻抗為 0.012 0.016 j   ， 設該三相變壓器欲供電 230 V ， 120 kVA 予一功因 0.85 滯後之三相負載， 試求其初級側所需之線對線電壓值。 （ 25 分）

座號：

代號：

00950

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1 － 1

114 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 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、氫氣（ H2 ）用於卡諾循環，其熱效率為 60% ，循環中的低溫為 300 K 。 在放熱過程中，壓力從 90 kPa 變為 120 kPa 。請計算單位質量氫氣的高 溫和低溫傳熱，以及淨循環功。 （ 25 分）

• 二、 1.5 MPa 、 1000 K 的垂直密閉圓柱體中裝有 1 kg 的空氣，圓柱體上方裝 有一可以自由活動的活塞，在可逆等溫過程中膨脹至壓力降低 5 倍。請 計算此過程中空氣的熵變和傳熱量。 （ 25 分）

• 三、一不鏽鋼圓柱體（直徑 4cm ，密度 7832kg/m 3 ，熱傳導係數 68.9 W/m ．℃， 定壓比熱 434 kJ/kg ．℃） ，起始溫度為 850 ℃，放入一 50 ℃的水槽中冷 卻，水的對流熱傳係數為 600 W/m 2 ．℃。請問 40 秒後，不鏽鋼圓柱體的 溫度為多少？（ 25 分）

• 四、質量流率 2 kg/s 的水流經一直徑 40 mm 的圓管，水流動的狀態為完全發展 的紊流，水由進口處的 25 ℃被加熱到 75 ℃，管壁表面溫度保持在 100 ℃， 請問管長為何？（ 25 分）

水的性質： Cp = 4181 J/kg ⋅ K, μ = 547 × 10 -6 N ⋅ s/m 2 , k = 0.643 W/m ⋅ K, Pr = 3.56 管內的對流熱傳係數可以由下式求得：

Dittus-Boelter correlation ：

NuD = 0.023 ReD 0.8 Pr 0.4

座號：

代號：

00960

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114 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 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。  本科目得以本國文字或英文作答。

一、請回答下列各題： （每小題 5 分，共 25

分）

•  拉格朗日（ Lagrangian ）描述法以及尤拉（ Eulerian ）皆可用來描述流 場，請說明這兩種描述法及解釋其不同處。

•  連續假說（ continuum hypothesis ）為古典力學之重要基礎假說，請描 述解釋此假說之內涵，並說明所帶來的好處及何時此假說會不適用 （ invalid ）？

•  管路系統損失可分為兩種，請說明解釋這兩種損失及其不同處。

•  計算管路系統損失時常使用莫迪圖（ Moodychart ） ， 請說明何謂莫迪圖 與其功能。

•  比速度（ specific speed ）是流體機械常應用之無因次參數，請寫出其定 義並詳細說明物理意涵，以及它在選用適當流體機械型式之功能。

• 二、如下圖所示，水從一個大水箱流出，其環境之大氣壓為 100 kPa 且蒸氣 壓為 11 kPa 。若忽略黏性效應，請回答下列問題：

•  在什麼高度 h ，會開始產生空蝕（或稱為空化； cavitation ）現象？ （ 10 分）

•  為避免空蝕，請解釋 D1 的值應該增加還是減少？（ 5 分）

•  為避免空蝕，請解釋 D 2 的值應該增加還是減少？（ 5 分）

座號：

̂

• 三、一穩定水流（ steady flow ）流經一多孔平板（ porous flat plate ） ，同時流體 是以均勻之速度流入平板，而 ac 曲線為邊界層之邊界，且邊界層內之 水流速度分布為 = 3 -，其中 δ 為邊界層厚度， U  為入口流 速。假設平板之長與寬為 10 m (L=10 m ) 和 1 m (W=1 m ) ，且流體密度為 = 1,000 。 （每小題 10 分，共 20 分）

•  請計算出流經 bc 截面之質量流率。

•  ac 曲線是否為一條流線？請解釋判斷之理由。

̑

∞

= 3

/

⃑

=

0.1

/

= 2

a

b

c

d

u

寬度

W=1

m

L=10

m

y

x

四、一速度場可表示為

̂

請回答下列問題（每小題 5 分，共 15 分）

•  計算其 x 方向之加速度（ the x-direction acceleration ） 。

•  此流場是否為無漩流（ irrotational flow ）？

•  勢函數（ potential function ）是否存在？如果存在，請求出勢函數。

• 五、如下圖所示，直徑為 d 的小顆粒被速度為 V 的移動流體輸送時，它從高度 h 開始下降後，並於水平移動距離 ℓ 後接觸地面。由經驗得知 ℓ = f （ d , V , γ , h , μ ） ， 其中 γ 是顆粒之比重量（ specific weight ） ， μ 是流體摩擦係數（ dynamic viscosity ） 。當使用相同的流體、縮小尺度為 0.1 的模型進行研究時：

•  請藉因次分析（ dimensional analysis ）與柏金漢π定理（ Buckingham Pi theorem ） ，並選取流體速度 V 、顆粒比重量 γ 與顆粒之高度 h 為重複 參數（ repeating parameters ） ，求得三組無因次參數組合。 （ 10 分）

•  如果原型（ prototype ）之 V = 80 km/hr ，則模型（ model ）測試應採用 速度為何？（ 5 分）

•  當模型測試發現 ℓ （模型） = 0.24 m ，則該測試相當於原型的距離 ℓ 是 多少？（ 5 分）

代號：

00910

頁次：

1 － 1

114 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 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、  繪圖以氨為冷媒之吸收式冷凍循環（ Absorption refrigeration cycle ）並 說明工作原理。 （ 10 分）  循環效率如何表示？（ 15 分）

• 二、有一冷媒質量流率 0.05 kg/s ，流經某一段管徑 1.63 mm 毛細管，其條件 如下表：

假設摩擦因子 f = 0.0023 ，用以上數據計算毛細管所需長度為何？（ 25 分）

• 三、某冷凍機在循環中的高溫為 40 ℃情況下，利用輸入功率為 2.5 kW 來冷 卻 15 ℃之空間。在熱交換器中，高溫廢熱 Qh 被排放至 30 ℃之周遭空氣， 且熱交換器之熱傳係數為 50 W/m 2 K 。試求所需之最小熱傳面積。 （ 25 分）

• 四、 R22 冷凍系統之水冷式冷凝器設計條件為：冷凍能力 Qe=75 USRT （ 1 USRT= 3024 kcal/hr ），蒸發溫度 0 ℃，冷凝溫度 40 ℃，查得放 熱比（ Heat rejection ratio ） 1.17 ，冷卻水入口溫度 32 ℃，若設計水 流量為 920 liter/min 且總熱傳係數 U = 830 kcal / m 2 -℃ -hr ，試求  總熱交換面積（ m 2 ），（ 15 分）  所需管徑 50 mm 、長度 2 m 銅管 的數量。（ 10 分）

座號：

代號：

00920

頁次：

4 － 1

114 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 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。

空氣氣體常數： 0.287 kJ/kmole ． K ， CMM=m 3 /min ， 1atm=101.325 kPa ，空氣 的定壓比熱 cp=1.0 kJ/kg ． K ，水的汽化潛熱 2420 kJ/kg

• 一水管路將水從水池送到高度差 h=10 m 的加濕噴霧器如下圖 1 ，泵進出 口管徑不同，各管件的無因次等效管長 Le/di ：單一肘管 30 、閥 150 、過 濾器 90 、噴霧器 280 。配合下圖 2 ，當送水量 2 CMM 時，泵電效率 63% ， 求泵所消耗的電功率是多少 kW ？（ 25 分）

座號：

• 假設每個人以 0.3 L /min 的速率產生二氧化碳，外氣的二氧化碳濃度為 400 ppm 。有甲、乙兩間辦公室內人員共 40 人，希望辦公室內的二氧化 碳平均濃度維持在 1000 ppm 以下，  至少需要引進多少 CMM 的外氣， （ 10 分）  若擬以風機引入第  小題的外氣量經由風管 1 與 2 分別送進 兩間辦公室，如下圖所示，已知所有風管的內徑 di(=150 mm) 與摩擦因子 都相同，求送入辦公室甲和乙的外氣風量各為多少 CMM ？（ 15 分）

• 某健身中心可同時容納 60 人，室內乾球 26 ℃，相對濕度 60% 。夏天室 外乾球 35 ℃，相對濕度 65% 。室內 45 W 燈泡 120 個、 1200 W 的跑步機 20 台，健身中心外牆因無太陽照射其熱負荷可忽略不計，因客人進出約 有 150 kg/hr 的外氣滲入。在 26 ℃時，人員平均發熱量顯熱 129 W/ 人、 潛熱 180 W/ 人，試估算健身中心的總熱負荷及顯熱比。 （ 10 分）為了控 制二氧化碳的濃度，空調系統另外引進 0.685 kg/s 的外氣。若送進室內 的空調溫度設定為 20 ℃，試估算該健身中心需要多少冷凍噸（ RT ）的空 調系統？（ 15 分） （可參考附件）

• 高山上的登山小屋海拔 h=3500 m ，外牆與屋頂總面積 500 m 2 ，總熱傳 係數為 0.65 W/(m 2 ℃ ) ，設計條件：  夜間、戶外溫度 -5 ℃，大氣壓力 P(kPa) =101.325-0.1×h/9 ；  室內乾球溫度 21 ℃、相對溼度 50% ，人 數 40 人，發熱量顯熱 84 W 、潛熱 30 W ；  忽略間隙風。請先求顯熱 負荷及潛熱負荷。 （ 10 分）計算小屋暖氣在供風溫度 35 ℃時之供風量 （ CMM ）及相對濕度（ % ） 。 （ 15 分） （可參考附件）

附件

代號：

00940

頁次：

3 － 1

114 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 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。  本科目得以本國文字或英文作答。

• 一、拉氏轉換（ Laplace transform ）的定義如下式

上式中 t 代表時間， f(t) 則為時間的函數

•  說明 f(t) 應滿足那兩項條件，才能用上式進行轉換。 （每項條件 3 分， 共 6 分）

•  上式中 s 代表一複變數（ Complex number ） ，利用拉氏轉換可將一系統 從時域函數轉換成複變域，說明欲控制之系統應滿足那四項條件，才 能將系統時域方程式利用拉氏轉換成複變方程式後，來進行穩定度分 析。 （每項條件 3 分，共 12 分）

•  將複變數 s = σ + iω 表示之，試繪製 s 平面，並對應前述複變方程式之 穩定度分析，說明如何在 s 平面上決定系統是穩定或者是不穩定。 （ 2 分）

• 二、  利用 Kirchhoff'slaw 分析下面電路圖，使用變動輸入電壓 V (t) （單位 V ） 、 電路電流 i(t) （單位 A ） 、電阻標稱值 R （單位 Ω ） 、電感值 L （單位 H ） 、 電容值 C （單位 F ）以及輸出電壓 V (t) （單位 V ） ，推導 V (t) 與 V (t) 之間關係的時域方程式。 （ 4 分）

座號：

•  利用 Navier-Stokers' equations 以及熱阻分析法分析下圖顯示之空調環 境空間，使用分離式冷氣（ Air conditioner ）輸入電功 W' （單位 W ） 、 輸入或移除熱量 Q' (t) （單位 W ） ，室內含家具與人員之熱質量 mC （單 位 J/ ℃） 、室內溫度隨時間改變為 T(t) （單位℃ ) 、室外溫度假設不隨時 間而變均為 T （單位℃）以及室內外之間熱阻值 R （單位℃ /W ） ，推 導 Q' (t) 與 T(t) 之間關係的時域方程式並定義環境中空調機的能源效率 EER （ Energy Efficiency Ratio ）值。 （ 6 分）

•  將前述時域方程式利用拉氏轉換後，分別求取 ( ) ( ) 以及 ( ) ( ) 的複變 域轉移函數（ Transfer function ） ，並基於這兩個轉移函數，說明若欲以 回授控制方式控制輸出電壓穩定以及空調環境溫度穩定，兩者控制系 統的主要差異為何？（ 10 分）

• 三、近年來人工智慧（ Artificial Intelligence, AI ）蓬勃發展，對於資訊機房的 需求，特別是用於冷卻機房的能源需求大增，亟需尋求節能解方。目前， 自然冷卻（ Cooling ）被視為解決方案之一，說明此方案控制設計的要點、 應用形式與運作原理。 （ 20 分）

• 四、  變頻驅動冰水泵使用變頻驅動器（ Variable Frequency Driver, VFD ）進 行節能控制時，若運轉頻率由滿載（ 60 Hz ）調降到 48.5 Hz 狀況下， 水泵的流量會由原本 76.47 LPM 下降到多少 LPM ？（ 10 分）

•  若一節能改善業者宣稱在前述頻率調降條件下，冰水側溫差從 3.35 ℃ 拉升到 4.09 ℃，整體冰水系統節能比例可達大於 47% 以上，請論述此 節能量是否高估，若認為並未高估，請說明原因，若認為高估，則請 重新估算並給出合理的節能 % 數。 （ 10 分）

五、一直流無刷馬達用於空調箱風扇驅動，其等效電路圖如下所示：

如圖系統之物理特性方程式（ Governing equations ） ，可以用下列四式來說明 :

上式中， V (t) 為控制之輸入電壓； i(t) 為電流； L 是電路電感，為一常數 定值； R 是電路電阻，亦為一常數定值； V (t) 是跨越馬達兩端的驅動 電動勢（電壓） ； K 是抗電動勢常數； ω(t) 是馬達轉速； T (t) 是馬達輸 出扭矩； K 是馬達轉矩常數； J 是馬達旋轉慣量； D 是馬達旋轉摩擦係數 而 T (t) 則為實質負載 ( 風扇輸出 ) 扭矩。試利用拉氏轉換分析以上方程式， 求取 ( ) ( ) 之轉移方程式。 （ 20 分）