旋膜式除氧器的热力除氧理论建立在亨利定律和道尔顿分压定律的基础上。亨利定律指出，在一定温度下，气体在水中的溶解度与该气体在水面上的分压力成正比。道尔顿分压定律则说明，混合气体的总压力等于各组分气体分压力之和。当水面上某气体的分压力降低时，该气体在水中的溶解度也随之下降，当分压力趋近于零时，气体将从水中完全析出。热力除氧正是利用这一原理，通过加热给水使水面上蒸汽的分压力升高，从而降低氧气等其他气体的分压力。

在旋膜式除氧器中，给水进入旋膜器组后，经起膜管呈螺旋状喷出，形成高速旋转的水膜裙。这一过程使水与加热蒸汽的接触面积大幅增加，传热效率显著提升。水在旋转流动过程中产生紊流状态，与上升的加热蒸汽发生剧烈的混合换热，水温迅速升至工作压力下的饱和温度。当水温达到饱和温度时，水面上基本被水蒸汽充满，氧气及其他不凝结气体的分压力趋近于零，溶解氧便从水中逸出。

逸出的氧气随上升蒸汽流向顶部移动，通过排汽管排出设备，避免析出的气体重新溶解于水中。旋膜式除氧器采用三级除氧结构，经过旋膜段粗除氧后，水中约百分之九十至百分之九十五的溶解氧已被去除。随后水流经淋水篦子均匀分配，进入填料液汽网层，与二次蒸汽再次充分接触，进行深度除氧，使残余溶解氧进一步降低。

热力除氧的效果与给水温度、加热蒸汽量以及气液接触面积密切相关。给水温度越接近饱和温度，除氧效果越理想；气液接触面积越大，传热传质过程越充分。旋膜式除氧器通过旋膜雾化、填料传质和蒸汽稳压三阶段的协同作用，将给水中的溶解氧降至较低水平，满足锅炉给水水质标准的要求。