2.管道中气囊的形态
前述气泡平衡问题时，假定了气泡为直径等于d的球形，这只能近似地形容微小气泡，实际上当气泡达到一定体积，且上升到管壁成为气囊，由于表面张力的的作用，它将以半椭圆形状存在（见图四）。随着气泡逐渐长大，气泡的形状将受水流推力、重力和管道形状控制，在长度方向伸长较大，在横向成弓形。
根据模拟测量，气囊的长L与高h的关系为：
1≈15h
3.气囊受力分析及临界位置
根据水利学原理，气囊在管道内平衡时所受水流的推力，等于垂直于水流的截面所受的压力（见图五（1）），这个截面为以h为高的弓形（见图5（2））
n V2
p＇=∑ pi= ——.S （5）
1 2g10
S——弓形在积
气囊能引起爆管，是由于快速开关阀门或水泵起停，使管道出一了大的压力增值，气体的可压缩特性，使应力集中到气囊产生高压而爆管。
根据一些爆管的经验，气囊高度达到管径四分之一是爆管的危险点，也就是气囊的临界点。这时气囊的体积和断面积简单计算为：
V≈0.5πr3，S≈0.2πr2.
对前例中DN800管道，当V=1.0m/s时，所受推力按（5）式计算：
1.02
p＇＝——0.2π.402=5.124（Kg）
2g
所受浮力按（1）式计算
P1=PSin α=0.5π0.43×1000Sinα=100.5Sinα
当P`=P1时
5.214
α =arcSin=——=2.92°
100.5
该俯角α与实测爆管点俯角基本吻合。
三、结论
1.输水管道下坡段必须增设排气阀，具体位置由式P`=PSinα确定，计算流速取平均值为宜；
2.管道实际俯角小于计算角度时，排气阀应设在下弯曲线与直线的交点处；
3.为使管内气体尽早排出而不形成气囊，下弯管线与直管线的交点均应设排气阀；
4.本文所增设的排气阀不能取代最高点排气阀。
