二、試繪壓縮式冷凍空調系統之裝置簡圖，並說明其工作原理。 （20 分）

這是一個冷凍工程中極為核心的基礎題型。壓縮式冷凍系統（Vapor Compression Refrigeration System）主要是透過冷媒在系統內不斷進行相變（蒸發與冷凝），將熱量從低溫處搬運至高溫處。

一、 壓縮式冷凍系統裝置簡圖

系統由四個主要部件組成，依序連接成一個閉合迴路：

1. 壓縮機 (Compressor)

2. 冷凝器 (Condenser)

3. 膨脹閥 (Expansion Valve / Throttle Valve)

4. 蒸發器 (Evaporator)

二、 工作原理說明

系統的運作可以分為以下四個連續的熱力過程：

1. 壓縮過程 (Compression)

• 動作： 壓縮機吸入來自蒸發器的低溫低壓氣態冷媒。

• 狀態變化： 透過機械功對冷媒進行壓縮，使其變為高溫高壓的過熱蒸汽後排出。

• 目的： 提高冷媒壓力與溫度，使其高於外部冷卻介質（如海水或空氣）的溫度，以便後續放熱。

2. 冷凝過程 (Condensation)

• 動作： 高溫高壓冷媒進入冷凝器。

• 狀態變化： 冷媒與外部冷卻介質（海水/空氣）進行熱交換，放出熱量（潛熱）。冷媒由氣態冷凝成高壓常溫的液態冷媒。

• 目的： 將系統從低溫處吸收的熱量以及壓縮機作功產生的熱量排放到外部。

3. 膨脹（節流）過程 (Expansion)

• 動作： 高壓液體通過膨脹閥。

• 狀態變化： 由於通道突然變窄，產生節流作用，壓力劇降，部分液體閃發成氣體，冷媒變為低溫低壓的霧狀（氣液共存）混合物。

• 目的： 降低冷媒壓力與溫度，使其低於受控環境（如糧食庫或冷氣房）的溫度。

4. 蒸發過程 (Evaporation)

• 動作： 低溫低壓冷媒進入蒸發器。

• 狀態變化： 冷媒吸收受控環境中的熱量而沸騰，由液態蒸發為低溫低壓氣態冷媒，隨後再次進入壓縮機。

• 目的： 直接產生冷凍效果，降低環境溫度。

? 考試評分關鍵

• 圖表完整性： 繪圖時務必標示箭頭方向（冷媒流向）及高低壓側的界線（通常以壓縮機與膨脹閥為界）。

• 狀態描述： 必須寫出各階段冷媒的壓力（高/低）、溫度（高/低）與狀態（氣/液）。

• 熱力圖對照： 若能輔以 $P-h$ 圖（壓力-焓圖）標註 $1 \rightarrow 2 \rightarrow 3 \rightarrow 4$ 的過程，分數會更高。

這 20 分是考取三等水上警察必拿的專業分數，結構清晰的圖示加上分點說明的原理，就能展現專業度。加油！