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。當排氣閥排氣時，管道內補充的水流體積應等于該工作壓力下排出的壓縮氣體體積；而當空氣閥進氣時，管道在負壓條件下的吸入空氣經膨脹后的體積大于在外界標準條件下的體積。

根據流體連續性，管道或孔口處任意位置空氣的瞬間質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。假設孔口的空氣流動是在絕熱條件下進行的，有兩種流動狀態，一是亞臨界狀態，另一種是超臨界狀態。臨界流動狀態的發生條件是：p₂/p₁=(2/k+1) ^k/k-1

式中：p₁為排氣閥內側，即連接管道一側的氣壓；p₂為空氣閥外側，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。

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

當氣壓比小于臨界值時，單位時間內通過孔口空氣質量取決于孔口兩側的氣壓比，當氣壓比大于臨界值時，氣流流動與孔口外側條件無關，只與內側有關。因此，排氣閥孔口尺寸計算應對排氣與進氣分別進行。