由于经济的迅速发展，能源的消耗量大增，近年来为落实科学发展观，加快经济增长方式的转变，建设资源节约型、环境友好型社会和实现可持续发展战略，我国“十一五”规划明确提出了到2010年末，万元产值能耗要下降20%左右。换热网络与换热器的研究是能源科学中的重要组成部分，换热网络与换热器的优化有利于提高能源利用率，减少能源消耗。而作为能源消耗为主体的企业，节能降耗成为一项严峻的任务。各个企业在深入挖潜，最大程度利用现有能源的要求日益迫切。通常实际运行的企业内部各种能流比较复杂，需要从企业的全局能流入手考虑换热网络的优化，寻找到最优匹配方案，在兼顾经济性的前提下，使企业内部做到各种能源梯级利用。另外，换热器作为换热网络必不可少的一部分，其类别和型式很多，但是如何全面、合理地评价换热器的性能也是许多学者在一直探讨的问题。水平降膜式蒸发器已被广泛应用于食品、化工、海水淡化等行业且在这些领域其应用技术已比较成熟，但是关于水平管降膜蒸发器的设计、性能评价至今没有统一的方法，并且其影响因素考虑不是很全面。本文通过计算机仿真模拟，针对换热网络和换热器的热过程优化分别进行了模拟计算,并借助火用经济学和火积损耗原理进行了分析,最终得出优化换热网络和评价换热器性能的热力学方法。首先,对于换热网络的热过程优化,本文考虑以一个典型的多能流企业为背景,主要介绍多能流企业的换热网络优化,且相比起之前的设计方法,将夹点技术、过程能量整合、季节性因素、余热利用、可再生能源的利用等综合起来考虑。最后通过火用经济学的观点来确定换热网络优化的目标函数。其次,对于换热器的热过程优化,本文以壳管式换热器中的一种--水平管降膜蒸发器为例,在查阅大量的关于水平管式降膜蒸发传热性能实验研究和仿真计算研究资料的基础上,利用Fortran语言建立了对水平管式降膜蒸发器的热设计、结构设计的参数模型,然后利用水平管式降膜蒸发器蒸发传热的分布参数模型进行仿真计算,然后结合制冷量、系统压降、温差火用损、火用损等参数,从而确定一个较优的管束布置组合。最后,利用Fluent数值模拟水平管降膜蒸发器水侧的流量分布情况,分析了进口端水侧流量的分配不均匀性对压降和换热的影响,从而结合管子位置、进水口布置、干斑形成位置和火用损失等因素提出优化降膜蒸发器性能的一些措施。通过火积耗散来证明了换热器温度场均匀性对换热性能的影响,从而对优化水平管降膜蒸发器的热力学性能起着重要的作用。