دانشگاه صنعتی اصفهان روشهای عددی در مهندسی 2228-7698 45 1 2026 05 22 Thermodynamic-Environmental Assessment of Converting Iran’s Gas Power Plants to Combined Cycle ارزیابی ترمودینامیکی-زیست‌محیطی تبدیل نیروگاه‌های گازی ایران به سیکل‌ترکیبی 151 180 3773 10.47176/jcme.45.1.1074 FA احمدرضا رحمتی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران نعمت اله مزروعی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران Journal Article 2026 01 20 This study presents a thermodynamic and environmental analysis of four configurations of E-class and F-class gas turbines and their corresponding combined cycles (CCGT-E and CCGT-F) to explain some of the advantages of combined cycles over gas turbine cycles. Energy and exergy analyses were conducted to evaluate efficiency, exergy destruction, specific CO2 emissions (SCE), and sustainability indices. A novel environmental exergy sustainability index (EESI) was developed and its mathematical proof was presented. The results demonstrate that CCGT-F achieves the highest exergetic sustainability index (ESI) and EESI values of 1.13 and 1.72, respectively. CCGT-F, with a thermal efficiency of 56.31% (17.04% higher than GT-F), and CCGT-E, with an efficiency of 48.73% (14.67% higher than GT-E), exhibit superior performance. From an environmental perspective, CCGT-E and CCGT-F reduce CO2 emissions by 30.1% and 39.5% compared to GT-E, respectively. Conversion of the country's gas power plants to combined cycle could add at least 7,000 MW grid generation capacity, save fuel, and prevent at least 50,000 tons of daily CO2 emissions. مطالعه حاضر، تحلیل ترمودینامیکی و زیست‌محیطی چهار پیکربندی توربین‌های گاز کلاس E و F و سیکل‌های ترکیبی متناظر آن‌ها (CCGT-E وCCGT-F ) را ارائه نموده و بخشی از مزایای سیکل ترکیبی نسبت به سیکل توربینهای گاز تبیین شده است. تحلیل‌های انرژی و اگزرژی برای ارزیابی بازده، تخریب اگزرژی، انتشار دیاکسیدکربن ویژه (SCE)و شاخص‌های پایداری انجام شد. شاخص بدیع پایداری زیست‌محیطی- اگزرژتیکی توسعه یافته (EESI) معرفی و اثبات ریاضی آن ارائه شد. نتایج نشان داد CCGT-F به بالاترین مقادیر شاخص‌ پایداری اگزرژتیکی ESI و شاخص EESI به ترتیب برابر با 1/13 و 1/72 دست می‌یابد. CCGT-F با بازده حرارتی 56/31% (17/04% بالاتر از GT-F) و CCGT-E با بازده 48/73% (14/67% بالاتر از GT-E) عملکرد برتری دارند و از منظر زیست‌‌محیطی، CCGT-E و CCGT-F انتشار دی‎اکسیدکربن را به‌ ترتیب 30/1% و 39/5% نسبت به GT-E کاهش می‌دهند. در صورت تحقق تبدیل واحدهای گازی کشور به سیکل ترکیبی، علاوه بر افزایش ظرفیت تولید حداقل 7000 مگاواتی شبکه و صرفه جوئی سوخت، موجب بهبود شرایط زیست‌محیطی و جلوگیری از انتشار روزانه حداقل 50 هزار تن دی‎اکسیدکربن می‌گردد.

https://jcme.iut.ac.ir/article_3773_5c151c2a9b76f9ef26d7e0f0d00c9a89.pdf