صنعت سیمان بعنوان یک صنعت با مصرف انرژی بسیار بالا در میان دیگر صنایع مطرح می باشد. از اینرو لازم است توجه بیشتری در خصوص بررسی میزان مصرف انرژی و ارائه راهکارهایی جهت کاهش مصرف سوخت در این صنعت، صورت گیرد. این تحقیق دو هدف را دنبال می کند. هدف اول، ارائه یک مدل ریاضی برای واحد پخت کارخانه سیمان و هدف دوم آنالیز اکسرژی آن واحد می باشد. جهت مدلسازی، مدلهای جداگانه ای بر پایه ی قوانین بقای جرم و انرژی برای قسمتهای مختلف آن که شامل پیش گرمکن، کوره و خنک کن می باشد، ارائه شده است. مدلسازی پیش گرمکن با نوشتن معادلات موازنه جرم و انرژی برای هر سیکلون و کانال گاز متصل به آن انجام شده است. جهت مدلسازی کوره دوار، کوره در جهت طول به اجزاء کوچکی تقسیم شده است و معادلات موازنه جرم و انرژی با در نظر گرفتن فعل و انفعالات شیمیایی - حرارتی که در هر جز اتفاق می افتد برای نواحی مختلف کوره که شامل ناحیه بدون شعله، ناحیه شعله و ناحیه پیش سرد کن می باشد، نوشته شده است. برای خنک کن نیز معادله موازنه انرژی بر اساس بازده خنک کن بدست می آید. معادلات مذکور با استفاده از یک روش تکراری حدس و خطا حل شده اند. با توجه به تطابق قابل قبولی که بین نتایج حاصل از مدلسازی و داده های واقعی مشاهده می شود، می توان از دقت عملکرد مدل اطمینان حاصل نمود و به بررسی اثر پارامترهای مختلف بر میزان سوخت مصرفی واحد پخت پرداخت. جهت آنالیز اکسرژی با در نظر گرفتن واحد پخت بعنوان یک حجم کنترل، معادلات موازنه اکسرژی برای این واحد نوشته شده است. معادلات نوشته شده جهت آنالیز اکسرژی توسط روشهای تحلیلی قابل حل می‎باشند. در این قسمت میزان اکسرژی جریانهای ورودی و خروجی واحد محاسبه شده و در نهایت بازده اکسرژی واحد پخت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نسان می دهد که افزایش دمای مواد خام ورودی به پیش گرمکن، افزایش دمای هوای ثالثیه، افزایش دما ودبی جرمی مواد ورودی به کوره، کاهش سرعت دوران کوره و افزایش بازدهی خنک کن باعث کاهش میزان سوخت مصرفی واحد پخت خواهد شد.