(1-59)
上式即为反动级的轮周效率与速度比的关系。根据不同的x1值，可求出对应的εu值。轮周效率和速度比之间的关系曲线，如图1-14所示。
图1-14反动级轮周效率与速比x1和xa的关系
由式(1-59)可以看出，为了得到轮周效率的最大值，必须使x1(2cosα1-x1)之值为最大，即令
(1-60)
可得反动级的最佳速度比和假想速度比，分别为
(x1)op=cosα1
(1-3)
(1-62)
式(1-61)的物理意义仍可由反动级的速度三角形看出。对于反动级而言，其进口速度三角形和出口速度三角形是对称相等的，即α1=β2，w1=c2，c1=w2，如图1-15所示。在上述情况下，要使(x1)op=cosα1，即u=c1cosα1=c1u，则c2的方向角α2必等于90°，此时c2值为最小。如果x1(x1op)op，或者x1(x1)op，这时c2将偏移到垂直位置的左方或右方，都将使c2值增大，余速损失增大。 对于带反动度的冲动级，当φ=ψ=1，以及α1=α2时，其最佳速度比为
(1-63)
图1-15反动级的叶栅汽道与速度三角形
(a)叶栅汽道；(b)速度三角形
对于纯冲动级，Ωm=0，上式即为式(1-56)；对于典型反动级，Ωm=0.5，上式即为式(1-61)。这表明带反动度的冲动级，其最佳速度比介于纯冲动级和典型反动级之间，并随着反动度的提高而增大。 3.影响轮周效率的其他因素
由式(1-55)和式(1-59)可知，除速度比x1外，尚有其他因素影响着轮周效率，它们主要是：
(1)喷嘴出汽角α1α1值愈小，cosα1值愈大，将使轮周效率增大。这是因为α1较小时，蒸汽进入动叶的轮周方向分速增大，所做的功增加；同时当α1较小时，轴向分速减小，因而余速损失变小。但α1值不能过小，否则将因喷嘴流动损失增大使轮周效率降低。特别在反动级中，因为β2=α1，若α1过小，将使β2值也减小，则动叶出口边缘过薄，易于损坏，故反动级的α1多采用18°～20°，比冲动级所取的数值(11°～14°)为大。另外，当α1较小时，在一定的流量条件下，由连续性方程可知，将使叶高增大，有利于效率的提高。 (2)动叶出口角β2由式(1-55)可知，减小β2值可以使冲动级的轮周效率增大。这是因为β2减小后，蒸汽通过动叶所发出的轮周功率增大，但考虑到当叶片出口面积为定值时，过大地减小β2值，将使动叶出口高度增加过大，而与动叶进口高度相差过多，以致汽流在叶根和叶顶处发生脱离现象，增大损失。同时，当β2过小时，使汽流在动叶内出现过大的转向，动叶损失也将增大。对冲动级，通常β2=β1-(3°～5°)。从上述可知，冲动级有适当的反动度是有利的，既可提高叶片的速度系数，又可使w2增大，β2变小，从而提高效率。
(3)动叶进口角通常β1的选定应争取使汽流进入动叶时不发生碰撞，使叶片的速度系数较高。此外，良好的叶型和合理的叶栅几何尺寸，都会增大喷嘴和动叶的速度系数，有利于效率提高。
三、速度级及其轮周功率、轮周效率 (一)概念的引出及其特点
根据前面对轮周效率的讨论可知，只有当级的速度比x1=u/c1具有一定的数值时，该级的轮周效率才能达到最大值，或者说，在级的圆周速度u一定时，喷嘴出口汽流速度c1应该具有一个相应的数值，u与c1应保持一定的关系。 但是，平均直径处圆周速度的大小受到动叶和叶轮材料强度的限制。根据目前叶轮和动叶材料的允许应力，圆周速度一般不大于300m/s。对于冲动级，最佳速度比为0.45～0.50，相应的蒸汽速度为750～600m/s，这个速度相当于级的理想比焓降为314～201kJ/kg，汽轮机的工作转速是3000r/min，相应的叶轮直径约为1.9m。
从上述可知，当希望一个级能利用较大的比焓降，而且效率也较高时，使用单列级就会发生困难，或者会由于速度比远小于最佳值，而使余速损失增大，轮周效率明显降低；或者会由于不得不采用过大的叶轮直径，而使汽轮机制造困难。同时由于叶轮直径太大，在一定的蒸汽容积流量条件下，会使叶片高度或部分进汽度过小，增加损失，也会降低效率。如图1-11所示，当速度比偏离最佳值时，效率降低的主要原因是余速损失的增大。此时，如能再设法利用其余速，就可提高效率。速度级，或称复速级就因此而制成。其构造特点是在一个级的叶轮上安装有两列动叶栅，在两列动叶栅之间再加装一列转向导叶，以改变第一列动叶出口的汽流方向与喷嘴出口汽流的方向一致，如图1-16所示。因此，应用速度级可在叶轮直径较小的条件下，利用较大的蒸汽比焓降，而仍能保持有较高的效率。速度级一般是用于汽轮机的调节级，或制成单级汽轮机。
图1-16速度级的通流部分，叶片叶型和速度三角形
(二)轮周功率、轮周效率和最佳速度比
图1-17为速度级的速度三角形，其上部为第一列动叶的进口、出口速度三角形，下部则为第二列动叶的进口、出口速度三角形。
在下面的讨论中，为便于分析，并简化公式，特作如下假设：
(1)蒸汽只在喷嘴中膨胀，在各列动叶和导叶中均无膨胀，即在各列动叶和导叶中均无反动度，Ωm=Ωgb=Ω'b=0；
(2)汽流在喷嘴、导叶和各列动叶内均无能量损失，其速度系数均为1，即φ=ψ=φgb=ψ'1=1；
图1-17速度级的速度三角形
图1-18确定速度级最佳速度比的速度三角形
(3)各列动叶及导叶的进出口角度相等，即α1=α2，α2=α'1，α'1=α'2。此时有w1=w2,c1=c2，w'1=w'2，其速度三角形变为图1-18所示。图1-19为具有反动度的速度级的热力过程线。
从图1-18中可以看出：单位蒸汽流量通过速度级时所产生的轮周功为第一列和第二列动叶分别所产生的有效功率之和，即
wu=wIu+wIIu