Процесс преобразования тепловой энергии пара в механиче­скую энергию вращения ротора турбины связан с течением паро­вого потока через неподвижные насадки (сопла) и вращающиеся каналы рабочих лопаток и поэтому может быть разбит на два процесса: преобразование тепловой энергии в кинетическую, а затем кинетической энергии в механическую работу.

Преобразование тепловой энергии пара в кинетическую про­исходит в результате его расширения в сопле при истечении в среду с давлением, меньшим, чем давление пара при входе в сопло. Таким образом, условием истечения пара является нали­чие перепада давлений. За счет понижения давления пара от на­чального р₀ до конечного р₁ увеличивается его удельный объем, в результате возрастает скорость пара, преобразуя тем самым потенциальную энергию в кинетическую. Процесс расширения про­исходит настолько быстро, что почти отсутствует теплообмен между паром и внешней средой, и поэтому теоретически его можно считать адиабатным.

Если обозначить скорость пара на входе в сопло через с₀, а на выходе из него через c_1t, то кинетическая энергия 1 кг пара соответственно составит c₀² / 2 и c_1t² / 2.

Приращение кинетической энергии при адиабатном процессе истечения эквивалетно разности энтальпий пара в начале и в конце процесса расширения:

где i₀, i_1t — энтальпия пара в начале и в конце процесса расшире­ния, кдж/кг (ккал/кг). Если входная скорость с₀ = 0, то приращение кинетической энер­гии составит

Из термодинамики известно, что работа в процессе адиабат­ного расширения выражается формулой

Для определения скорости пара независимо от показателя адиа­баты воспользуемся равенствами (1) и (1а). На основании ра­венства (1)

где Н_a = і₀ — і_1t— адиабатный (изоэнтропный) теплоперепад, рав­ный разности энтальпий начального и конечного состояний.

Если энтальпия выражена в ккал/кг, то формула скорости ис­течения пара принимает следующий вид: