作为可压缩流体，空气的密度和体积随气压和温度变化而变化。当排气阀排气时，管道内补充的水流体积应等于该工作压力下排出的压缩气体体积；而当空气阀进气时，管道在负压条件下的吸入空气经膨胀后的体积大于在外界标准条件下的体积。

根据流体连续性，管道或孔口处任意位置空气的瞬间质量流量认为是恒定的，仅取决于该位置的气体密度而与其气压呈反比。假设孔口的空气流动是在绝热条件下进行的，有两种流动状态，一是亚临界状态，另一种是超临界状态。临界流动状态的发生条件是：p₂/p₁=(2/k+1) ^k/k-1

式中：p₁为排气阀内侧，即连接管道一侧的气压；p₂为空气阀外侧，即与周围空气相连的气压，等同于大气压p_a；k为空气绝热系数。

当排气阀进气时，p₂>p₁；当空气阀排气时，p₁>p₂。当空气绝热系数k=1.4，则气压比p₁/p₂=1.89，该值是孔口排气流动的临界值。

当气压比小于临界值时，单位时间内通过孔口空气质量取决于孔口两侧的气压比，当气压比大于临界值时，气流流动与孔口外侧条件无关，只与内侧有关。因此，排气阀孔口尺寸计算应对排气与进气分别进行。