全自动软化水设备计算示例
软化水计算方法
软化水计算方法
一、树脂的处理量
1、树脂的交换容量：毫克当量/克，mmol/g或毫摩尔每升mmol/L,
目前树脂的交换容量为800—1200mmol/L或800—1200摩尔/立方；
2、树脂高度要求：大于600MM；
3、原水硬度：mg/L；
4、转换关系：1mmol/L=100mg/L; 1mmol/L=100ppm=2毫克当量/
升
5、制水量Q=树脂体积V*工作交换容量E/（进水硬度Y*安全系数
K），单位体积立方、容量及硬度mol/m3;K为大于1.2的安全系数；
6、50升工作交换容量为800mmol/L处理硬度为400ppm，可处理8
吨原水。
二、耗盐量计算
1、工作交换容量E*比盐耗 1.5*氯化钠分子量58.5/（食盐纯度0.850*1000）；
2、流动床的比盐耗为1.5—2.0，固定床的比盐耗一般为1.2—1.5；
3、处理1吨硬度为400ppm的耗盐量约为0.41kg。
软水器及其相关计算
使用NaCl溶液为再生液时，浓度5-10%较为合适。 4.再生液流速
再生液的流速通常可控制在4-8m/h，对于无顶压逆流再生钠离子交换器来 说，为了防止再生时乱层，再生液流速宜控制更低，一般为2-4m/h。为了使 再生时交换反应充分进行，一般认为再生液与交换树脂的接触时间不少于 30min。 5.再生液温度
※影响再生效果的因素：
1.再生方式 2.再生剂耗量，即盐耗
离子交换树脂的再生在理论上是按等当量进行，即1mol的再生剂可恢复 1mol的交换容量，也就是使用58.4g的NaCl，但实际上再生剂的耗量要比理 论值大得多，通常是理论值的2-3倍左右，即120-180g/mol左右。我们计算 的时候取160g/mol.
29
软水器选型与计算
※ 4.正洗时间按下式计算：
正洗时间（min） ＝
正洗水量（gal） 反洗流量（gpm）
正洗水量为树脂体积的3-6倍。 ※ 5.盐箱注水时间按下式计算：
盐箱注水时间（min）＝
盐箱注水量（gal） 盐箱注水流量（gpm）
2021/6/30
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软水器选型与计算
※周期产水量按下式计算：
再生时间（min）
每加仑饱和食盐溶液中溶解有3磅
＝
固体食盐，则饱和盐液量可按下式简
化计算：
饱和盐液量（gal ）＝
再生盐耗量（lb） 3
饱和盐液量（gal） 射流器吸盐流量（gpm）
饱和盐液量（ m3）＝
再生盐耗量（kg） 360
一般要求再生时间不得少于30min。
2021/6/30
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软水器选型与计算
软化水设备常见参数计算及取值
软化水设备常见参数计算及取值软水设备再生完全至下一次失效的产水量，与树脂的工作交换容量、树脂填充量、原水的硬度及软化器的工作状况有关。
周期制水量Q=VR×K÷YD（m3），VR为树脂体积，m3；K为交换系数，mmol/L，400-1000，顺流再生取400-750，进水硬度大时，取较小值；YD为交换器进水硬度，mmol/L。
再生周期再生周期=周期产水量÷额定出水量比如1T纯水设备，周期产水量=24T，工作8小时，额定出水量=8T，24/8=3，即3天再生一次，工作12小时，额定出水量=12T，24/12=2，即2天再生一次。
反洗时间一般取10-15分钟，进水浊度大时，反洗时间取大值。
当进水浊度大于5FTU时，在交换器前应加装过滤器。
吸盐+慢洗时间T=（40-50）×HR（min），HR为交换罐内树脂填装高度。
盐箱补水时间顺流再生：T=0.45×VR÷补水速率，VR为树脂体积，m3；盐箱补水速率与进水压力有关，为保证盐箱内注水充足，建议实际补水时间大于计算值1-2分钟。
正洗时间T=12×HR（min），HR为交换罐内树脂填装高度。
正洗水量一般为3-6倍树脂填装量，一般情况下，正洗时间取10-15min，应正洗至出水水质符合要求为准。
交换系数=E/（k×1000）E：树脂工作交换容量（mol/m3），与树脂质量有关，顺流再生为800-900；k：安全系数，常取1.2-2，与进水硬度有关，硬度越高，k值越大。
再生时间再生的整个周期需要2个小时左右，根据实际情况，再生时间尽量设定在不需用水的时间。
树脂再生耗盐量理论上说，树脂再生耗盐量跟进水硬度是没有关系的，只跟树脂的工作交换容量有关。
以001×7阳树脂为例，001×7阳树脂的工作交换容量一般为800mol/m3。
经过交换失效后，每立方树脂再生需要的盐量为：800×1.5×58.5/850=82.5公斤(1.5为比盐耗，，850为食盐纯度乘1000，58.5为氯化钠分子量)。
软水器设计计算
反洗流量=罐体面积×单位面积反洗流量例如：现有一台离子交换器直径为1000mm（39.37英寸），确定其反洗流量。
设：单位面积反洗流量为 5 gpm/ft2反洗流量=/4×（39.37/12）2×5=42.24gpm （1英尺=12英寸）（2）再生剂耗量确定：为了确保出水水质，美国通常低压蒸气锅炉选用240gClNa/L再生树脂或查阅树脂公司提供的资料根据出水要求及进水水质来确定再生盐耗。
（3）再生剂浓度全自动软水器的进盐是通过射流器将盐箱中的饱和溶液吸入软水器，盐液的浓度是由注入射流器的水流量及被吸入的饱和盐液量的比例来决定，在设计射流器时已通过计算使得在一定期的工作压力（20-60psi）下，其注入软水器的盐液浓度在8%-12%之间。
（4）再生液流速全自动软水器的再生液流速是通过选择合适的射流器来加以控制。
例如：上例中的软水器放入了660L（23.3 ft3）阳离子交换树脂，根据标准，设：单位树脂的再生液流量为0.5 gpm/ft3交换器再生液流量=23.3×0.5=11.6gpm （1ft3=28.3L）（5）再生液耗量全自动软水器的再生剂量是通过控制盐补水量来达到控制再生剂量。
例如：上例中通过查阅树脂资料及进、出水质确定：再生盐耗为每升树脂使用160克盐，再生总盐耗量=单位树脂再生盐耗×树脂量=160×660=105600g=105.6kg，根据饱和盐液浓度为26%左右，由溶液浓度计算公式得到：溶液浓度（%）=溶质/（溶质+溶剂）×100%，溶剂=溶质×[100%-溶液浓度（%）]/溶液浓度（%），盐箱补水量=[100.5×（100-26）]/26=298.8kg=298.8L=78.8加仑。
另：英制简易算法：设：饱和盐液每一加仑水溶解1.35kg盐。
软化水处理设计计算书
序号
项目
设计计算数据、公式
备注
1
进水水质条件
阳离子阴离子
Na++K+= 0.84 mmol/L HCO3-= 2.94 mmol/L
1/2Ca2+= 2.39 mmol/L 1/2SO42-=0.92 mmol/L
1/2Mg2+= 1.23mmol/L Cl-= 0.54 mmol/L
=900mmol/L
再生剂耗量（HCl）：55 g/mol
树脂层高度 ：选用2.0 m
运行周期 ：
=2.0×900/（20×4.46）=20.2 h
交换器总面积 ：
=57.7/20=2.9 m2
交换器直径 ：
=4 /3.14=3.7
=1.9 m
选用直径 =2.0 m逆流再生氢离子交换器两台，一用一备
小反洗耗水量： =3.14×10×0.25=7.85 m3
放水时间： =5 min
进酸流速： =5 m/h
进酸时间： =60×10.247/（3.14×5）
=39.2 min
置换流速： =5 m/h
置换耗水量： =0.5×2.0×3.14=3.14 m3
置换时间： =60×3.14/（3.14×5）=12 min
小正洗流速： =15 m/h
小正洗时间： =10 min
小正洗水耗： =3.14×15×0.17=8 m3
正洗流速： =15 m/h
正洗水单耗： =3 m3/m3（R）
正洗水耗量： =3×3.14×2.0=18.84 m3
正洗时间： =60×18.84/（3.14×15）=25 min
再生一次总耗水量：
NO3-= 0.06 mmol/L
全自动软化水器常用参数及选型原则
全自动软化水器常用参数及选型原则作者：莱特莱德水处理全自动软化水设备系统结构简单，安装时对现场的要求较低(安装技术情况可参见前文"设计选型")，有部分工作需要用户配合，主要的工作有：保证系统正常运行足够的水压、进水安装压力表;确保水源悬浮物含量低于软水器要求，如果进水悬浮物含量较高，应加装过滤器;提供系统要求的电源;提供设备安装所需水平地基。
交换能力是指树脂与硬水反应的离子交换能力。
通常每升树脂的经济交换能力为1克当量。
工作周期产水量的计算：周期产水量指软水设备再生后，产出合格水量的多少。
工作周期产水量(立方米)=交换能力(gn)/原水硬度(mgnL)也就是说工作周期产水量(立方米)=设备树脂装填量(L)/原水硬度例如直径1000㎜的罐体，装填树脂量1000L交换能力1000gn 当原水硬度为4mgnL时，每工作周期产水量为10004=250吨周期盐耗计算：指每再生一次耗盐量多少、盐耗(㎏)=树脂装填质量(㎏)×0.15树脂：本公司配备树脂通常为英标PUROLITE001×7强酸型，苯乙烯阳离子交换树脂(飘来特001×7)，此种树脂，有效交换容量大于1000gnL树脂颗粒均匀强度好，不易破碎寿命长，通常年补充率为5-10%即可【软化水设备选型原则】一基本选型1、系统用水时间：既运行时间/小时用水量/平均值/峰值/2、源水总硬度?：水源是市政自来水?地下水?地表水源(江,河,湖水)您需提供使用地区的原水硬度。
3、所需的软水单位流量(吨/小时)。
这由用户设备的性质和要求决定，以此选定标准型号的软水器;4、周期制水量的设定在软水器型号设定之后，根据原水硬度，所用树脂的交换工作容量就可以确定理论周期制水量(吨)。
二、设备技术指标1、原水硬度<12 m·mol/L (原水硬度>8 m·mol/L时，请事先声明)2、出水硬度<0.03 m·mol/L (达到《国家低压锅炉水质标准》GB1576-2001要求)3、工作水压0.20-0.5 MPa4、工作电压～220V,50Hz5、工作温度0～50℃6、原水浊度<5度 (原水含砂量偏高时应加装过滤器)7、盐耗量<100 g/N (与原水硬度有关)8、水耗～2%9、电耗<30W三、设计选型指南1、设备选型软化水设备的选型主要依据是需水量、原水硬度及适用场合1) 相同出水量的设备有多种型号，可根据实际用水情况选取。
软水机用盐量的计算方法
. 软水机用盐量的计算方法一般来说，可以这样计算,树脂量(L)*160=盐量(克)如树脂量10L ，一般每次再生为10*160=1600g即1.6公斤这个需要根据进水硬度和出水水质的要求.软水机的用盐量,是根据其内部的树脂填充量来决定的,而树脂的填充的量也决定了你的软水机的再生周期.理论的树脂再生的需盐量为每升160-260克盐,需盐量最低值时,每升树脂的理论交换能力为0.058千克,需盐量最高值时,每升树脂的理论交换能力为0.067千克.PPM 水中的百分比浓度GPG硬度单位两者换算为1GPG=17.1PPM一磅＝0.454公斤一加仑水＝3.8升水通常情况下在美国水中钙镁离子含量为250ppm每加仑，换算成格令为250÷17.1＝15个grains硬度。
一磅软水盐可以置换4000个硬度的钙美离子（一公斤软水盐可以置换8810个硬度的钙美离子），软水机树脂可以吸附27000个硬度单位的钙美离子。
1. 在美国按照普通三口之家每天用240加仑水来计算，每天产生的硬度数为15*240＝3600个单位数。
那每天使用的软水盐为3600÷4000＝0.9 磅。
平均一个月用软水盐为0.9*30=27磅。
2. 如果以吨和公斤来换算为：每天使用240*3.8=912升＝0.912吨水，一个月用水为27.36吨，每天使用的软水盐为0.9*0.454=0.409公斤盐，一个月用软水盐为0.409*30=12.3公斤。
3. 软水机每个月再生13次4. 再生一次要消耗2磅软水盐约等于0.908公斤软水盐5. 一公斤软水盐等于2.2磅软水盐，一公斤软水盐可以置换8800个单位的钙美离子，可以置换8800÷15＝587加仑＝587*3.8＝2200升＝2.2吨用树脂填充量乘以每升树脂耗盐量(160g/L)再除以出软化水吨位,得出的结果就是一吨水的耗盐量;.。
软化水运行费用计算表
（6）设备折旧费用
采购费用（万元） 950 折旧年限（年） 15 年费用（万元） 63.3
（7）年运行费用
序号 1 名称 电费 年费用（万元） 120
2 3 4 5
药剂费 人工费 水费 合计
42.4 9.6 312 484.00
6 （8）年运行总费用
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
吨水处理费（元/吨水）
(3)人工费
序号 1 2 名称 数量 人数 4 合计 9.6 说明：人工费按每人2.4万/年计，4班3倒，每班1人
（4）水费
序号 1 2 名称 原水费 合计 单价（元/吨） 1.3 数量（吨/小时） 300
说明：按年运行8000小时计算
（5)易耗品费用
序号 1 2 3 4 5 名称 超滤膜（60支） RO膜更换费用 （264支） 混床阳树脂 混床阴树脂 合计 规格 按5年全部更换 按3年全部更换 按每年补充2% 按每年补充2% 单价（元/支） 26000 5000 8000 25000
216t/h软化水运行费用（只开软化水）
（1）电费
名称 序号 总装机功率 1 运行功率 2 年运行费用 3 说明：用电费用以厂用电费0.6元/kw.h计。按年运行8000小时计算 数值 766 250 120
（2）药剂费
药耗如下表 序号 1 2 3 5 6 名称 杀菌剂(15%) 还原剂(99.5%) 阻垢剂(100%) 氨水（20%） 合计 单价（元/吨） 2000 2500 45000 3500 年消耗量(t) 12 6 7 20
单位 人 万元
每班1人
年费用（万元） 312 312
年费用（万元） 31.2 44.0 0.02 0.05 75.27
全自动软化水设备计算
全自动软化水设备计算
一、电离计算
软水设备主要通过电离去除水中的离子，所以要进行软水设备的计算，必须先进行电离计算，首先根据用水量和盐度，确定每立方米水的电离量，由于软水设备的工艺要求，一般水的电离量不能超过200mg/L，因此可以
得到最小电离量，其计算公式为：
最小电离量（mg/L）= （用水量（m3/h）*盐度）/ （2*0.2）
其中0.2为最大电离量，用水量m3/h表示每小时可用水量，盐度表
示水中离子含量。
二、Elimination Factor计算
污水去除因子（Elimination Factor，EF）是指污水处理过程中发生
的盐析出反应，用它可以直接表示污水处理效果的好坏，EF这个参数可
以计算出污水处理具体需要的装置的大小。
EF 的公式如下：
EF=1-（最大电离量-最小电离量）/最大电离量
其中，最大电离量为200mg/L，最小电离量为用水量和盐度所计算出
的数值。
三、技术参数计算
根据计算得出的EF值可以计算出软水设备的技术参数，包括软水设
备的最小电流密度、最大氯化物活性剂量、最小活性剂注入量、最小碱液量、最小注水量等，这些技术参数对软水设备的性能有重要影响，因此必
须精确计算。
具体计算公式为：
最小电流密度（A/m2）=（2*EF*最小电离量）/（最小时间间隔）。
全自动软水器再生周期计算方法
全自动软水器再生周期计算方法在讲全自动软水器（钠离子交换器）再生周期计算方法之前，首先我们先来普及一下全自动软水器的工作原理。
工作原理全自动软水器的工作原理是采用一种叫离子交换的方法。
离子交换法是出去水中钙镁离子的传统工艺，它的优势是工艺成熟、适用性强、离子交换树脂可再生。
离子交换树脂是一种聚合物，带有相应的功能基团。
比如钠离子交换树脂表示带有大量的钠离子。
当水中的钙镁离子含量高时，离子交换树脂可以释放出钠离子，功能基团与钙镁离子结合，这样水中的钙镁离子含量下降，水的硬度下降。
硬水就变成了软水，这是软化水设备的工作过程。
当树脂上大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的软化能力下降，可以用氯化钠溶液流过树脂，此时溶液中的钠离子含量高，功能基团会释放出钙镁离子而重新与钠离子结合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程为“再生”。
软化过程和再生过程即是全自动软水器的主要工作流程。
再生周期计算方法钠离子交换器再生完全至下一次失效的产水量，与树脂工作交换容量、树脂填充量、原水的硬度及软水器工作状况有关。
周期产水量需要再运行中监测，计算方法如下：树脂再生耗盐量理论上说，树脂再生耗盐量跟进水硬度是没有关系的，只跟树脂的工作交换容量有关。
以001*7阳树脂为例，001*7阳树脂的工作交换容量一般为800mol/立方。
经过交换失效后,每立方树脂再生需要的盐量为：800 * 1.5 * 58.5 /850 =82.5公斤(1.5为比盐耗，850为食盐纯度乘1000，58.5为氯化钠分子量)。
比盐耗跟设备及再生工艺有关，流动床的比盐耗一般为1.5-2.0，固定床一般为1.2-1.5。
因此用固定床相对来说用盐就少一些。
这是按树脂量计算的，通常没有多少指导意义，用盐量是否经济应该按处理一吨水需要的盐量来衡量。
处理一吨水的合理耗盐量是这样计算的：原水硬度(mmol/L) * 比盐耗(同上) * 58.5 / 850如果用盐量超过上式的计算值，则可能是由于设备设计或再生工艺不合理；树脂中毒；操作不当等原因造成的。
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置换流量
Sf
gpm
If-Df
9.3
射流器流量-盐流量(因此时无盐)
51
置换时间
St
mБайду номын сангаасn
Sv/Sf
35
置换水量/置换流量
52
吸盐置换时间设定
Dst
min
Dt+St
62
吸盐时间+置换时间
正洗计算
.
.
.
53
计算正洗水耗量
Fcv
m3
3-6倍的树脂量
6
查阅相关资料,取4.5倍树脂量
54
正洗流速
m/h
与反洗相同
全自动软化水设备计算示例(固定床顺流再生钠离子交换器)
序号
名称
符号
单位
计算公式
数值
附注或控制要求
.
原始参数
.
.
.
2
产水量
Q
m3/h
由用户提供
60
3
原水总硬度
Hi
mol/m3
由用户提供
4
4
软化水硬度
Ho
mmol/L
由用户提供
0.03
5
原水钾钠含量
K+Na
ppm
由用户提供
50
6
工作温度
T
oC
由用户提供
10
13
所需交换面积
F
m2
Q/Sv
2.4
流量/运行流速，结果是总的面积
14
交换器同时工作台数
n
台
2
15
交换器选用台数
台
n或n+1
3
一台再生备用
16
单台交换器流量
Qe
m3/h
Q/n
30
总流量/交换器台数
17
单台交换器直径
De
mm
√(F/n/3.14)×2000
1236
(总交换面积/台数/3.14)开方后*2*1000
*本计算示例主要是为了说明计算的全过程，仅保证计算正确性，不保证相关数据的真实性(即实际所查数据可能与表中不同)
*因实际原因，表中数据存在大量单位转换过程，如果所查数据不涉及单位转换，应及时对计算进行修正
*工业用水软化除盐设计规范(GBJ 109-87)
14.11
一般要求每除去1mol硬度其再生水耗小于14升
.
.
.
60
选择控制阀
选用182型多路阀阀，运行方式为二用一备,用480D3型控制器来进控制。
.
阻力损失计算
.
.
.
61
控制阀阻力系数
Cv
.
.
36.5
查控制阀资料
62
控制阀压力损失
Pv
psi
(Qe×4.4/Cv)2
13.08
1m3/h=4.4gpm
63
布水器压力损失
Pd
psi
8.6
选用5687型布水器，查资料得
64
树脂层压力损失
Pr
kg/cm2
Hr/1000×0.2
0.2
查PUROLITE-C-100E型树脂资料得：0.2kg/cm2/m
65
交换器压力损失
Pt
kg/cm2
(Pv+Pd)×0.07+Pr
1.72
1psi=0.07kg/cm2
**表中有些数据均应由客户在计算时根据实际情况填写，每个项目各不相同，请在设计时对数据进行检查
18.40
正洗流量
Ff
m3/h
22.57
55
正洗时间
Ft
min
Fcv/Ff
15
.
再生水耗计算
.
.
.
56
反洗水耗量
Bw
m3
Bt × DLFC
5.45
57
正洗水耗量
Fw
m3
Ff×Ft
5.52
1m3=220 gallon
58
吸盐置换水耗量
Dsw
m3
Sf×Dst
2.62
59
再生总水耗量
Tw
m3
Rw+Bw+Fw+Dsw
查PUROLITE-C-100E型树脂资料得
26
交换器折损高度
h
mm
.
500
查阅相关资料
27
实际树脂层高度
Hr
mm
(H-h)/(1+Bh)
1000
28
实际运行流速
V
m/h
Qe/Fe
24.46
29
实际树脂装载量
Rv
L
Fe×Hr
1227
30
实际单罐运行时间
St
hr
(Rv×Rc)/(Qe×Hi)
11.24
0.35
46
实际再生液流速
Bs
m/h
If×0.227/Fe
2.78
1gpm=0.227m3/h
47
吸盐流量
Df
gpm
If×0.38
5.7
一般计算时吸盐量按射流器流量的38%来确定
48
吸盐时间
Dt
min
Dv/Df
27
.
置换计算
.
.
49
置换水量
Sv
gallon
Rv×0.267
327.49
取0.5-1倍的树脂量(1L=0.267gallon)
38
盐箱注水时间
Rt
min
Sw/BLFC
15.0
39
实际盐箱注水量
Rw
gallon
BLFC×Rt
135.00
L
511
40
实际再生一次盐耗量
Spt
kg
Rw×1.35
182.3
41
饱和盐液量
Dv
gallon
{(Rw×3.785+Spt)/1.2}/3.785
153
1gallon=3.785L;饱和盐液比重为1.2
.
.
反洗计算
.
.
.
31
反洗流量
Bq
m3/h
Fe×Bcv
18
1m3/h=4.4gpm
32
反洗流量控制器
D.L.F.C
gpm
Bq×4.4
81
查阅反洗流量控制器资料
80
实际流量
33
实际反洗流速
Bv
m/h
DLFC×0.227/Fe
14.98
34
反洗时间
Bt
min
15
按国家标准*
.
再生计算
.
.
.
35
再生一次盐耗量
时间控制再生其树脂量必须满足一天的总产水要求
23
核算树脂层高度
Hcr
mm
Rmin/Fe×1000
712
树脂层高度最低不低于762mm
23
选用交换器高度
H
mm
2000
根据玻璃钢罐体资料
24
反洗流速
Bcv
m/h
15
15
根据国家标准*确定标准为15m/h
25
反洗膨胀率
Bh
%
树脂粒径(0.45-1.25)
50
42
再生液体积流量
Bcf
gpm/ft3
0.25-0.9
0.25
以树脂公司要求的参数为准(PUROLITE C-100)
43
再生液总流量
Btf
gpm
Rv/28.3×Bcf
10.84
1 ft3=28.3L
44
射流器选择
If
gpm
15
查阅射流器资料选择
45
实际再生液体积流量
Bf
gpm/ft3
If/(Rv/28.3)
18
选用交换器直径
Dt
mm
.
1250
根据玻璃钢罐体资料
19
实际交换器截面积
Fe
m2
3.14×(Dt/2)2
1.2
20
单罐连续运行时间
St
hr
8
流量控制再生一般连续运行时间不少于6小时
21
要求的单罐交换容量
Ce
mol
Qe×St×Hi
960
流量×运行时间×原水硬度
22
最少树脂装载量
Rmin
L
Ce/Rc
873
7
进水压力
P
MPa
由用户提供
0.42
8
要求连续供水时间
Sct
hr
由用户提供
24
.
交换器计算
.
.
.
9
离子交换树脂
R
.
选用001*7型树脂(PUROLITE)
10
单位树脂再生耗盐量
Spr
g/L
.
160
查阅相关资料
11
树脂工作交换容量
Rc
mol/L
.
1.1
查资料考虑安全余量得
12
运行流速
Sv
m/h
25
根据国家标准*确定标准为20-30m/h
Sd
kg
Rv×Spr/1000
196
当饱和盐液浓度为26.3%时,一加仑水溶解1.35kg盐
36
配制饱和盐液耗水量
Sw
gallon
Sd/1.35
145
1gallon=3.785L