作為可壓縮流體，空氣的密度和體積隨氣壓和溫度變化而變化。當(dāng)排氣閥排氣時，管道內(nèi)補充的水流體積應(yīng)等于該工作壓力下排出的壓縮氣體體積；而當(dāng)空氣閥進氣時，管道在負壓條件下的吸入空氣經(jīng)膨脹后的體積大于在外界標(biāo)準(zhǔn)條件下的體積。

根據(jù)流體連續(xù)性，管道或孔口處任意位置空氣的瞬間質(zhì)量流量認為是恒定的，僅取決于該位置的氣體密度而與其氣壓呈反比。假設(shè)孔口的空氣流動是在絕熱條件下進行的，有兩種流動狀態(tài)，一是亞臨界狀態(tài)，另一種是超臨界狀態(tài)。臨界流動狀態(tài)的發(fā)生條件是：p₂/p₁=(2/k+1) ^k/k-1

式中：p₁為排氣閥內(nèi)側(cè)，即連接管道一側(cè)的氣壓；p₂為空氣閥外側(cè)，即與周圍空氣相連的氣壓，等同于大氣壓p_a；k為空氣絕熱系數(shù)。

當(dāng)排氣閥進氣時，p₂>p₁；當(dāng)空氣閥排氣時，p₁>p₂。當(dāng)空氣絕熱系數(shù)k=1.4，則氣壓比p₁/p₂=1.89，該值是孔口排氣流動的臨界值。

當(dāng)氣壓比小于臨界值時，單位時間內(nèi)通過孔口空氣質(zhì)量取決于孔口兩側(cè)的氣壓比，當(dāng)氣壓比大于臨界值時，氣流流動與孔口外側(cè)條件無關(guān)，只與內(nèi)側(cè)有關(guān)。因此，排氣閥孔口尺寸計算應(yīng)對排氣與進氣分別進行。