金屬的加熱是不穩定態傳導傳熱,第三章所討論的不穩定態傳導傳熱三種邊界條件下的解,都可以用來解決金屬加熱時間的計算。這種經典的解法,至今不僅具有理論上的意義,在解決實際問題時也有價值。但是由于爐內傳熱條件變化相當大,溫度場、黑度場并不都是均勻的,所以計算還要和經驗公式及實際資料結合起來。
計算金屬的加熱時間,首先要區別被加熱爐物在一定加熱條件下。屬于“薄材”還是“厚材”。在第三章中已指出。區分薄材與厚材的界限不是只看物體的幾何尺寸的厚薄。而是根據畢歐數(Bi)的大小,畢歐數小于0。1的材料,被視為薄材。畢歐數大于0。1的為厚材。已知畢歐數Bi=a,S/A,如果Bi的值大,憊味著外部向表面的傳熱強,則表面與中心的溫度差大,這時即使坯料的幾何尺寸不大,也被視為厚材。反之,如Bi的值小,則表示內部的熱傳導快。此時表面與中心的溫度差小,從傳熱的觀點看,這種材料就屬于薄材。所以Bi值的確定不僅與物體的幾何尺寸〔S或R)有關,還和物體的導熱系數(A)及外部給熱條件((az)有關。因此同樣一個物體,當它在低溫介質中慢慢加熱(a:值小),可以當作薄材;而在高溫介質中加熱((a:很大時),又可當作厚材。厚與薄在這里不是一個幾何概念,重要的是看表面與中心的溫度差。
第三章按三類邊界條件解出的結果及圖表都是適用于厚材加熱的。薄材的加熱問題比較簡單些,因為薄材斷面上的溫度差可以忽略不計,即導熱系數又可視為等于二。薄材加熱計算這一課題是由斯塔爾克解決的。