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1/温度为25℃，相对湿度为40％，压力为1个标准大气压的湿空气流过一直径为40mm ，高为200mm 的直管，管的底部装有25℃的水，水高10mm 。
求（1）水蒸气的质扩散通量和摩尔扩散通量（2）管中水在每小时内蒸发的水量（3）多长时间水被全部蒸发完。
查焓湿图得出水蒸气的物性：在25℃，40％的条件下，空气中水蒸气的分压力为P A2＝1260Pa ；25℃的饱和水蒸气分压力为P A1＝3150Pa ，25℃下水蒸气在空气中的扩散系数为2.55⨯10-5m 2/s 。
空气的分压力为P B1＝101325－3150＝98175Pa P B2＝101325－1260＝100065PaPaInP Bm991179817510006598175100065=-=()h Gld t hkg d m G sm kmol m n sm kg hP P P P T R D m AAA Bm A A A A14711054.801.004.0410004/1054.8360004.0410888.14/10049.11810888.1/10888.101.02.010132599117126031502984611055.26226262'276''26521'=⨯⋅⋅=⋅⋅=⨯=⋅⋅⨯=⋅=⋅⨯=⨯==⋅⨯=--⨯⨯=-=-------ππρππμ2/湿空气的压力为1个标准大气压，温度为20℃，相对湿度为40％，求湿空气中干空气和水蒸气的质量浓度、摩尔浓度、质量分额、摩尔分额？假设水蒸气为A 组分，干空气为B 组分。
查湿空气焓湿图，空气温度为20℃，相对湿度为40％时的水蒸气分压力为920Pa ，则干空气的分压力为101325－920＝100405Pa 。
根据浓度的计算公式：3333/1038.029346118920/108.6293461920mkmol TR P n mkg TR P C A A AA A AA--⨯=⨯⨯==⨯=⨯==μ0416.029205.1/205.12932871013253====⨯==μCn m k g TR P C33*1064.5205.1108.6--⨯=⨯==CC C AA33*1013.90416.01038.0--⨯=⨯==nn n AA33/041.029328729100405/194.1293287100405mkmol T R P n mkg TR P C B B BB B BB=⨯⨯===⨯==μ986.00416.0041.0991.0205.1194.1**======n n n C C C B B BB3/已知湿空气的温度为30℃，相对湿度为60％，流过水面，水温为20℃，空气与水表面之间的传质系数为0.01kg/m 2.s ，求水面在单位时间内单位面积上的蒸发水量和散热量？ 查30℃，相对湿度60％的空气的焓值和含湿量，20℃，相对湿度100％的空气的焓值和含湿量。
Ch1绪论知识点：1.热质交换是传递热量和质量的设备，热量是指全热量，包括显热的传递和潜热的传递。
2.按工作原理分类，热质交换设备分为表面式、直接接触式、蓄热式和热管换热器3.表面式换热器冷热流体互不接触，热量由热流体通过壁面传给冷流体。
表面式换热器存在固体传热面，以中间间隔面为传热面，因此存在接触热阻，传热效率低于混合式换热器。
4.蓄热式换热器冷热流体互不接触，热量由热流体通过蓄热体传给冷流体。
蓄热式换热器存在固体传热面，以蓄热体为传热面，存在接触热阻，传热效率低于混合式换热器。
5.混合式换热器又称直接接触式换热器，冷热流体直接接触，混合进行换热。
混合式换热器不存在固体传热面，不存在接触热阻，传热效率高于表面式换热器、蓄热式换热器。
6.管式、板式换热器都属于表面式换热器。
7.按流体流动方向分类，热质交换设备分为顺流式、逆流式、叉流式和混流式换热器8. 混流式换热器中，当冷、热流体交叉次数在四次以上时，可根据两种流体流向的总趋势，将其看成逆流或顺流。
9.叉流式流体的流动方向互相垂直交叉。
10.石墨、聚四氟乙烯和玻璃为材料的换热器可用于处理有腐蚀性的介质的换热。
11.三种传递现象的含义，各自发生的条件，各自的基本定律。
填空题用来表征由分子扩散引起的动量传递规律的定律是牛顿粘性定律。
用来表征由分子扩散引起的热量传递规律的定律是傅立叶定律。
用来表征由分子扩散引起的质量传递规律的定律是斐克定律。
(3分)当流体中存在速度梯度时，会发生动量传递；当存在___温度___梯度时，会发生热量传递；当存在质量浓度梯度时，则发生质量的传递现象。
质交换的推动力是浓度差，热交换的推动力是温度差，动量交换的推动力是速度差。
热质交换同时存在过程的推动力是焓差。
质交换的基本型式是分子扩散、对流扩散，其中对流扩散较强烈。
分子扩散是分子的微观运动引起的，而湍流传递是由旋涡混合造成的流体微团的宏观运动引用。
菲克定律是表示质量传递现象的基本定律，表达式为，其中负号表示质量传递的方向是浓度梯度的负方向（或者质量是朝浓度降低的方向传递的）。
简要回答问题4、解释显热交换、潜热交换和全热交换，并说明他们之间的关系。
显热交换是空气与水之间存在温差时，由导热、对流和辐射作用而引起的换热结果。
潜热交换是空气中的水蒸气凝结（或蒸发）而放出（或吸收）汽化潜热的结果。
总热交换是显热交换和潜热交换的代数和。
6、扩散系数是如何定义的？影响扩散系数值大小的因素有哪些？扩散系数是沿扩散方向，在单位时间每单位浓度降的条件下，垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩尔数，大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力。
8、如何认识传质中的三种速度，并写出三者之间的关系？Ua Ub:绝对速度 Um ：混合物速度 Ua Ub 扩散速度 Ua=Um+(Ua-Um) 绝对速度=主体速度+扩散速度10、简述“薄膜理论”的基本观点。
当流体靠近物体表面流过，存在着一层附壁的薄膜，在薄膜的流体侧与具有浓度均匀的主流连续接触，并假定膜内流体与主流不相混合和扰动，在此条件下，整个传质过程相当于此 薄膜上的扩散作用，而且认为在薄膜上垂直于壁面方向上呈线性的浓度分布，膜内的扩散传质过程具有稳态的特性。
14、简述表面式冷却器处理空气时发生的热质交换过程的特点。
当冷却器表面温度低于被处理空气的干球温度，但高于其露点温度时，则空气只是冷却而不产生凝结水，称干工况。
如果低于空气露点，则空气不被冷却，且其中所含水蒸气部分凝结出来，并在冷凝器的肋片管表面形成水膜，称湿工况，此过程中，水膜周围形成饱和空气边界层，被处理与表冷器之间不但发生显热交换还发生质交换和由此引起的潜热交换。
15、请说明空气调节方式中热湿独立处理的优缺点？对空气的降温和除湿分开处理，除湿不依赖于降温方式实现。
节约传统除湿中的缺点，节约能源，减少环境污染。
16、表冷器处理空气的工作特点是什么？与空气进行热质交换的介质不和空气直接接触，是通过表冷器管道的金属壁面来进行的。
空气与水的流动方式主要为逆交叉流。
17、吸附（包括吸收）除湿法和表冷器，除湿处理空气的原理和优缺点是什么？吸附除湿是利用吸附材料降低空气中的含湿量。
《热质交换原理与设备》复习题一、填空题1．流体的（）、（）和质量（）通称为流体的分子传递性质；2．系数D、a、ν具有扩散的性质，它们的单位均为（），它们分别称为（）、（）、（）；3．按不同的工作原理，热质交换设备可分为：（）、（）、（）和（）；4．质交换有两种基本方式：（）和（）；5．对数平均温差总是（）（大于或小于）相同进出口温度下的算术平均温差。
6．准则数（）表示速度分布和浓度分布的相互关系；准则数（）表示温度分布和浓度分布的相互关系；7．施密特准则数Sc=（）；舍伍德准则数Sh=（）；8．对于一般水的冷却条件，冷却塔的冷却极限与空气的（）温度近似相等。
9．吸附剂吸附除湿过程是（）（放热或吸热）过程；10．喷淋室热工计算常采用“双效率法”，这里的“双效率”是指（）效率和（）效率。
二、判断题1．在没有浓度差的二元体系中一定不会产生质量扩散。
（）2．在空气与水进行热质交换时，温差是总热交换的推动力。
（）3．干燥循环包括吸湿、再生和冷却三个过程。
（）4．用固体吸附剂对空气进行处理的过程可以近似认为是等焓加湿过程。
（）5．湿球温度受传递过程中各种因素的影响，它不完全取决于湿空气的状态，所以不是湿空气的状态参数。
（）6．家用空调器制冷运行时，热量从室内空气传递到制冷剂的过程中，通过管壁时的热阻最大（）7．静态制冰法的主要缺点是冰层热阻大，冷冻机的性能系数低。
（）8．表冷器用来减湿冷却，喷淋室可以完成除减湿冷却以外的所有空气处理过程。
（）9．湿式冷却塔和喷淋室都属气水直接接触式热质交换设备，均是用来处理空气的。
（）10．增加排数和降低迎面风速都能增加表冷器热交换效率。
（）三、简答题1．在给定Re准则条件下，当流体的Le=1时，试推导出刘易斯关系式。
2．要将夏季和冬季分别为W和W*点的室外空气处理到送风状态O，已知室内空气状态点为N，针对下面两种处理方案在焓湿图上定性表示出来。
（1）夏季：与部分室内空气混合→表冷器冷却减湿→加热器再热；（2）冬季：加热器预热→喷淋室绝热加湿→加热器再热。
1. 从微观角度来看，传质有哪两种作用机理？为什么扩散传质速度要比对流传质速度慢得多？小明家的新房子刚刚装修完成，房间气味很多，从传质的角度来看，小明能够采用什么简单的办法来消除这种气味？为什么？2. 相同条件下，同一种物质，在气体、液体和固体中，哪种扩散系数最大？哪种扩散系数最小？为什么？在煤层中，吸附着大量的瓦斯气体，为了减少瓦斯在煤炭开采过程中引起的灾害，一般在煤炭开采之前，对瓦斯进行抽放，为了提高抽放速度，从固体扩散传质的角度来看，你认为应该怎么做？为什么？3. 气体的扩散系数与温度和压力是有关系的，请问气体扩散系数随温度升高怎么变化？随压力增大，气体扩散系数又如何变化？为什么会有这样的变化？4. 湿衣服晾在干球温度为t、湿球温度为t s的房间内，衣服表面将接近何种状态？如果有两个房间，室内相对湿度恒为60%，但一间房间的温度恒为30℃，另一间房间的温度恒为20℃，请问衣服晾在哪间房间会干得快一些？请你解释原因。
5. 准则数Pr、Sc、Le三个参数的物理意义是什么？当一个流场中同时存在速度梯度、温度梯度、浓度梯度时，会同时存在速度边界层、温度边界层、浓度边界层，请问满足什么条件时，这三个边界层的厚度相等？我们知道，对于空气，其Pr数越等于0.7，这说明以空气为介质的流场中，速度边界层与温度边界层相比，那个更厚？6. 柯尔本类比的结果是什么？这种类比具有什么现实意义？如果知道某紊流传热过程的准则关联式为：NNNN=00.0000PPPP1100RRRR0055请你写出与该紊流传热相对应的紊流传质过程的准则关联式。
7. 在我国西北地区，夏季空气温度高、太阳辐射强度大，室外气候环境通过围护结构给室内带来了大量的余热。
但是西北地区夏季气候干燥，室外空气湿球温度低。
请你结合西北地区的气候特点，提出减少夏季空调负荷的方法，并说明这样做的理由。
8. 桌面上摆放了一杯热咖啡，请你解释周围空气与热咖啡之间有哪些与传热有关的过程？为了使咖啡尽快冷却下来，请你提出方法，并说明你的理由。
一、填空题1、用来表征由分子扩散引起的动量传递规律的定律是。
用来表征由分子扩散引起的热量传递规律的定律是。
用来表征由分子扩散引起的质量传递规律的定律是。
2、按工作原理分类，热质交换设备可分为、、和。
蒸发器和冷凝器属于。
喷淋室属于。
蒸气喷射泵属于。
3、按照热流体和冷流体的流动方向分，热质交换设备分为、、、。
在相同进出口温度条件下，流动方式平均温差最大，流动方式平差最小。
4、按用途分类，热质交换设备分为、、、、、、、。
5、按制造材料分类，热质交换设备分为、、。
6、质交换的推动力是。
热交换的推动力是。
动量交换的推动力是。
热质交换同时存在过程的推动力是。
7、质交换的基本型式是、。
较强烈。
8、对流传质系数的模型理论包括、。
9、对于水－空气系统，当未饱和的空气流过一定量的冷水水面时，空气的温度，湿度，焓值。
10、大容器饱和沸腾的4个特性区为、、、。
11、凝结形式包括、，其中的换热系数要大于的换热系数。
12、冷却减湿可以使用或设备来实现。
其中水温应满足下列条件。
13、若表冷器中的水温小于空气温度，大于空气露点温度，可实现过程。
14、若喷淋室的水温小于空气露点温度，则可实现过程。
若水温等于空气露点温度，可实现过程。
15、热质交换同时存在的过程，其单位面积上的总热交换量等于和的乘积。
16、未饱和空气与热水接触，温度，湿度，焓也。
17、空气与水接触时，假想条件是指接触时间，水量。
理想条件是指接触时间，水量。
而实际情况则是接触时间，水量。
18、独立除湿对空气的和分开处理。
19、干燥剂除湿包括和。
前者使用，过程为变化；后者使用，过程为变化。
20、若干燥剂表面的蒸气压大于空气的蒸气压，则空气被。
若干燥剂表面的蒸气压小于空气的蒸气压，则空气被。
21、硅胶的吸湿能力活性铝的吸湿能力。
22、固体吸附除湿有和两种方式。
23、吸附剂的再生方式包括、和。
24、射流按流态不同分为和；按进入空间不同分为和；按送风温度与室温的差异分为和；按喷嘴形状不同分为和。
填空题1、有空气和氨组成的混合气体，压力为2个标准大气压，温度为273K，则空气向氨的扩散系数是m2/s。
3、喷雾室是以实现雾和空气在直接接触条件下的热湿交换。
4、当表冷器的表面温度低于空气的露点湿度时，就会产生减湿冷却过程。
5、某一组分的速度与整体流动的平均速度之差，成为该组分的扩散速度。
6刘伊斯关系式是h/h mad=Cp 。
1、有空气和氨组成的混合气体，压力为4个标准大气压，温度为273K，则空气向氨的扩散系数是m2/s。
2、冷凝器的类型可以分为水冷式,空气冷却式( 或称风冷式) 和蒸发式三种类型.3、冷却塔填料的作用是延长冷却水停留时间，增加换热面积，增加换热量.。
均匀布水。
4、冰蓄冷空调可以实现电力负荷的调峰填谷。
5、吸附式制冷系统中的脱附—吸附循环装置代替了蒸汽制冷系统中的装置。
6、刘伊斯关系式文中叙述为在给定。
7、一套管换热器、谁有200℃被冷却到120℃，油从100℃都被加热到120℃，则换热器效能是25% 。
8、总热交换是潜热交换和显热交换的总和。
9、吸收式制冷机可以“以热制冷”，其向热源放热Q1，从冷热吸热Q2，消耗热能Q0，则其性能系数COP= Q1-Q2/Qo 。
10、冬季采暖时，蒸发器表面易结霜，融霜的方法有。
1、当流体中存在速度、温度、和浓度的梯度时，就会分别产生动量、热量和质量的传递现象。
2、锅炉设备中的过热器、省煤器属于间壁式式换热器。
3、大空间沸腾可以分为、、和四个区域。
4、总压力为0.1MPa的湿空气，干球温度为20℃，湿球温度为10℃，则其相对湿度为。
6、某翅片管换热器，表面对流换热系数位10W/m2·K，翅片表面温度为50℃，表面流体温度为30℃，翅片效率为2.5，则换热器的热流密度为W/m2。
7、一套管换热器、谁有200℃被冷却到120℃，油从100℃都被加热到120℃，则换热器效能是。
8、潜热交换是发生热交换的同时伴有质交换（湿交换）。
10、有一空气和二氧化碳组成的混合物，压力为3个标准大气压，温度为0℃，则此混合物中空气的质扩散系数为0.547*10-5m2/s。
试讨论空气与水直接时的状态变化过程。
解：假设当空气与水在一微元面 dA 上接触时，假设空气温度变化为 dt ，含湿量变化为 d(d) 。
（1）显热交换量：（2分）——湿空气的质量流量，kg/s——湿空气与水表面之间的显热交换系数，W/(m 2.℃)（2）湿交换量：（2分）潜热交换量：（2分） ——温度为 t b 时水的汽化潜热，kJ/kg——单位时间单位面积蒸发（凝结）的水量，kg/(m 2.s)（3）总热交换量：对空气——水系统，存在刘易斯关系式： （2分）所以上式（2分）因为：当温度为 t 时，湿空气焓为：当温度为 t b 时，湿空气焓为：：如果忽略水蒸汽从0℃加热到t ℃时的焓，即项，并考虑到 t 和t b 差别不大，所以空气的比热和水的汽化潜热变化不大，即有：所以从（3）式可以得到：（4） —— 麦凯尔方程麦凯尔方程表明：在热质交换同时进行时，如果满足刘伊斯关系式，则总热交换的推动力为空气——主流湿空气与紧靠水面的饱和边界层空气的焓差。
（2分）由于是空气与水之间发生的热质交换，所以不仅空气的状态会发生变化，水的状态也会发生变化。
如果在热质交换中，水的温度变化为 dt w ，则根据热平衡：（5）（2分）——水的质量流量，kg/s——水的定压比热，kJ/(kg.℃)（1）（2）（3）（4）（5）称为空气与水直接接触时的热湿交换基本方程式。
1当流体流过一物体表面，并与表面之间又有热量交换时，同样可用类比关系由传热系数h 计算传质系数hm 。
由式（13）联系式（9）和（10）可以得到：2/3 =Pr (9)H p h J c u ρ∞2/3=(10)m D h J Sc u ∞H D 1 J =J =(13)2f C 2/32/3m St Pr St Sc =2/32/3m m Sc St=St St Le Pr ⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭=即得到（上述方框表示乘号点）对于气体或液体，上式成立的条件是0.6<Sc<2500,0.6<Pr<1001干燥循环吸附空气中水蒸气的吸附剂被称为干燥剂。
1/温度为25℃，相对湿度为40％，压力为1个标准大气压的湿空气流过一直径为40mm ，高为200mm 的直管，管的底部装有25℃的水，水高10mm 。
求（1）水蒸气的质扩散通量和摩尔扩散通量（2）管中水在每小时内蒸发的水量（3）多长时间水被全部蒸发完。
查焓湿图得出水蒸气的物性：
在25℃，40％的条件下，空气中水蒸气的分压力为P A2＝1260Pa ；25℃的饱和水蒸气分压力为P A1＝3150Pa ，25℃下水蒸气在空气中的扩散系数为2.55⨯10-5m 2/s 。
空气的分压力为
P B1＝101325－3150＝98175Pa P B2＝101325－1260＝100065Pa
Pa
In
P Bm
9911798175
10006598175
100065=-=
()h G
l
d t h
kg d m G s
m km ol m
n s
m kg h
P P P P T R D m A
A
A Bm A A A A
14711054.801
.004.04
10004/1054.83600
04.04
10888.14/10049.118
10888.1/10888.101.02.010132599117126031502984611055.26
2
2
6
26
2'276
''
2
6
5
21'=⨯⋅⋅
=
⋅⋅
=
⨯=⋅⋅
⨯=⋅
=⋅⨯=⨯==⋅⨯=--⨯⨯=
-=
-------π
π
ρπ
π
μ
2/湿空气的压力为1个标准大气压，温度为20℃，相对湿度为40％，求湿空气中干空气和水蒸气的质量浓度、摩尔浓度、质量分额、摩尔分额？
假设水蒸气为A 组分，干空气为B 组分。
查湿空气焓湿图，空气温度为20℃，相对湿度为40％时的水蒸气分压力为
920Pa ，则干空气的分压力为101325－920＝100405Pa 。
根据浓度的计算公式：
3
33
3/1038.0293
46118920
/108.6293
461920m
km ol T
R P n m
kg T
R P C A A A
A A A
A
--⨯=⨯⨯=
=
⨯=⨯=
=
μ
0416
.029
205.1/205.1293
2871013253
==
=
=⨯=
=
μ
C n m
kg T
R P C
3
3
*10
64.5205.1108.6--⨯=⨯=
=
C
C C A
A
3
3
*10
13.90416
.01038.0--⨯=⨯=
=
n
n n A
A
3
3
/041.0293
28729100405
/194.1293
287100405m
km ol T R P n m
kg T
R P C B B B
B B B
B
=⨯⨯=
=
=⨯=
=
μ
986
.00416.0041.0991
.0205.1194.1*
*==
=
==
=
n n n C C C B B B
B
3/已知湿空气的温度为30℃，相对湿度为60％，流过水面，水温为20℃，空气与水表面之间的传质系数为0.01kg/m 2.s ，求水面在单位时间内单位面积上的蒸发水量和散热量？ 查30℃，相对湿度60％的空气的焓值和含湿量，20℃，相对湿度100％的空气的焓值和含湿量。
kg
g H kg kJ i kg g H kg kJ i b /6.14,/57/16,/71====
总热交换量用麦凯尔方程来计算：
s
m kJ i i h q b md Z ⋅=-=-=2
/14.0)5771(01.0)(
质量传递的方向是主流向边界传递，传质量按下式计算：
()
s
m kg H H h m b md ⋅⨯=⨯-=-=--2
5
3
/104.110)6.1416(01.0
4/为使某热表面降温，防止过热，在表面放有砂布，砂布用某挥发性液体A 润湿，该液体的汽化潜热为160kJ/kg ，分子量为140，砂布表面A 蒸气的分压力为3700Pa 。
当流过容器的空气温度为40℃，空气中不含A ，计算被冷却表面的温度？
液体蒸发所需热量来自于空气，列出热平衡式
)(1
)()()(0
3
/2000T P T P Le c R r t t r
T P T P R h r C C h t t h A w Aw p A w A w Aw A m A Aw m w ∞∞
∞-=--=-=-ρ
查空气的物性，先假设边界层的平均温度为300K ，查得密度为1.16kg/m 3，c p =1.007kJ/kg.℃，Le=1。
℃
1027337001007.116.11
140
831416040)(10
3
/20=⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛+⨯⨯=--=-∞w w w A w Aw p A w t t t T P T P Le c R r t t ρ
1、用来表征由分子扩散引起的动量传递规律的定律是 。
用来表征由分子扩散引起的热量传递规律的定律是 。
用来表征由分子扩散引起的质量传递规律的定律是 。
2、质交换的推动力是 。
热交换的推动力是 。
动量交换的推动力是 。
热质交换同时存在过程的推动力是 。
3、质交换的基本型式是 、 。
较强烈。
4、当未饱和的空气流过一定量的冷水水面时，空气的温度 ，湿度 ，焓值
5、含湿量是 与 的比值。
它的定义是单位质量的干空气中 的含量。
6、单独的 扩散是不存在的。
7、饱和空气的干球温度 湿球温度。
8、质扩散通量与摩尔扩散通量的关系是
9、空气的含湿量越大，湿球温度
10、表征流体的边界扩散阻力与对流传质阻力之比的准则数为 11、动量、热量和质量传递在哪个方面不能类比
（1）传递方程 （2）边界条件 （3）边界层 （4）过程起因
12、总压强不变的二元气体混合物由A 和B 组成，两组分等摩尔互扩散，下列（ ）是错误的
（1）质扩散通量相等 （2）摩尔扩散通量相等 （3）扩散系数相等 （4）B B A A m m μμ=
13、20℃的水蒸气与空气等质量互扩散，空气向水蒸气的扩散系数（ ）水蒸气向空气的扩散系数。
（1）大于 （2）小于 （3）等于 （4）与温度有关
14、按工作原理分类，热质交换设备可分为 、 、 和 。
蒸发器和冷凝器属于 。
15、按照热流体和冷流体的流动方向分，热质交换设备分为 、 、 、 。
在相
同进出口温度条件下，流动方式平均温差最大，
流动方式平差最小。
16、按用途分类，热质交换设备分为、、、
、、、、。
17、二元气体混合物，总压强不变，组分1与组分2互扩散，则组分1与组分2的摩尔扩散通量的关系是，质扩散通量的关系是。
18、为什么流体中存在温度差或压力差也会导致质扩散。
19、什么是绝热饱和温度，如何确定绝热饱和温度，用焓－湿图表示？
20、什么是相对扩散通量？什么是绝对扩散通量？二者的关系是什么？。
