碳酸鈣飽和pH值是根據(jù)碳酸鈣的溶解平衡和碳酸平衡狀態(tài)確定的。碳酸鈣在水中溶解時：

水中各級碳酸平衡反應(yīng)式為：

式中 KS———碳酸鈣的溶解平衡常數(shù)或稱碳酸鈣的溶度積；

K1、K2———碳酸鹽的一、二級電離常數(shù)。

碳酸平衡及碳酸鈣溶解平衡反應(yīng)可綜合為下式：

當達到飽和pH值時：

兩邊取p值（－lg值），則

式中的［H＋］、［Ca2＋］與［HCO－3］均表示離子活度，［Ca2＋］與［HCO－3］需根據(jù)分析值進行換算。

離子活度＝分析值（mol/L）×αj＝分析值（mg/L，以CaCO3計）×αj/（50×103×Zj）

式中 αj———活度系數(shù)；

Zj———電荷數(shù)；

故［Ca2＋］＝Ca（分析值，mg/L，以CaCO3計）×αCa/（50×103×2）

按堿度定義，

在循環(huán)水的條件下，一般pH值<9，OH－及CO2－3可忽略不計，故可認為總堿度M≈［HCO－3］。從而［HCO－3］＝M（分析值，mg/L，以CaCO3計）×αHCO－3/（50×103×1）

則（1）式可改為：

Ca2＋和HCO－3的活度系數(shù)αCa2＋及αHCO－3

由水的離子強度決定，為總?cè)芙夤腆w量（TDS，mg/L）的函數(shù)。令A(yù)＝（pαCa2＋＋pαHCO－3），為總?cè)芙夤腆w系數(shù)，可按下式計算：

A＝2.5TDS1/2/（200＋5.3TDS1/2＋0.0275TDS）當TDS<3200mg/L，可簡化為以下經(jīng)驗式：

A＝0.1×lgTDS－0.1

令B＝pK2－pKS，K2、KS均隨溫度而變化，故B為溫度系數(shù)，可按以下回歸式計算：

T<20℃時

B＝2.596－0.0256T

20℃≤T<30℃時

B＝2.512－0.0212T

30℃≤T<54℃時

B＝2.368－0.0164T

54℃≤T<66℃時

B＝2.242－0.014T

66℃≤T≤76℃時

B＝2.042－0.011T

為此碳酸鈣飽和pH值可按以下推薦公式計算。

pHS＝9.699＋A＋B－C－D

或pHS＝9.70＋A＋B－C－D

式中 A———總?cè)芙夤腆w系數(shù)；

B———溫度系數(shù)；

C———鈣硬系數(shù)，等于lgCa；

D———堿度系數(shù)，等于lg M。

因此，pHS可根據(jù)循環(huán)冷卻水的總?cè)芙夤腆w量、水溫（或典型換熱器的壁溫）、鈣離子含量及碳酸氫根堿度（或近似用總堿度）計算。

國外另一個計算公式的計算結(jié)果也與上式相近，即：

式中 TDS———總?cè)芙夤腆w量，mg/L；

CA———鈣硬，以鈣離子計，mg/L；

TA———碳酸鹽堿度，以CaCO3計，mg/L；

t———溫度，（T℉＝1.8×℃＋32）；

e———自然對數(shù)底數(shù)，約為2.718。