Параметры пара, которые устанавливаются в самом узком сечении (горле) сопла, называются критическими (р_к, t_к, ?_к). Отношение m_к = p_к / p₀ называется критическим отношением давлений и в зависимости от показателя k определяется по формуле (7). Для сухого насыщенного пара k=1, 135 и m_к = 0,577; а для пере­гретого пара k = 1,3 и m_к = 0,546. По величине т_к и начальному давлению пара р₀ можно опреде­лить критическое давление.

p_к = т_кр₀. (8)

Скорость пара, соответствую­щая критическим параметрам па­ра, называется критической и может быть определена по величине теплоперепада h_к полученного при понижении давления от р₀ до р_к:

где і_кt — энтальпия пара после адиабатного расширения до дав­ления р_к.

Подставив в формулу (3) значение критического отношения давлений, из формулы (7) получим выражение для определения критической скорости в зависимости от начальных параметров пара и показателя k:

Подставив значение с_кt и численные значения показателя адиа­баты k, из уравнения (9а) в уравнение сплошностиполучим формулы для определения площади минимального сечения сопла для сухого насыщенного и перегретого пара:

Величину f_min на основании экспериментальных исследований можно определить для насыщенного и перегретого пара по фор­муле

В зависимости от значения отношения давлений перед и за соплом применяют суживающиеся или расширяющиеся сопла.

При p₁ / p₀ ? m_к используют суживающиеся сопла, а при p₁ / p₀ ? m_к расширяющиеся. У расширяющегося сопла необходимо опреде­лить длину расширяющейся части.

Из рис. 67 следует, что

Угол расширения сопла ? принимается в пределах 6—12°. Больших значений для ? нельзя допускать ввиду возможности отрыва струи пара от стенки сопла и возникновения завихрений. При малом значении ? увеличивается длина сопла и, следовательно, возрастает трение между паром и стенками сопла.