A BME Gépészmérnöki Karán végzett a találmányával regényt is ihlető XX. századi tudós

Karlovitz Béla leckekönyvének részlete.
A korszakban a 6-os minősült a legjobb ér-
demjegynek. Forrás: BME Levéltár
Az 1904-es pápai születésű Karlovitz Béla a Műegyetemen végzett gépészmérnökként. Atomtudósaink és Kármán Tódor fénye elnyomja, pedig többek közt a tüzeléstechnikában is meghatározó személy volt, valamint nevéhez fűződik a magnetohidrodinamikus generátor feltalálása. Ezzel együtt kevesen ismerik, és még fénykép sem maradt róla fent.

Karlovitz Béla 1904-ben született Pápán. Édesapja gyógyszerész, a helyi közélet jelentős szereplője. Édesanyja, a szintén pápai Hanauer nevű vaskereskedő lánya révén Hanauer Á. István váci püspök unokaöccse. A pápai bencés gimnázium elvégzése után 1922-ben iratkozott be a Műegyetem Gépészmérnöki Karára (vagy ahogyan akkor hívták: szakosztályába), ahol 1926-ban szerzett gépészmérnöki oklevelet, majd a zürichi Eidgenössische Hochschulén szerez elektromérnöki képesítést. Svájcban megházasodik, majd hazatér, és a Fővárosi Elektromos Műveknél kap állást. 

 Karlovitz és munkatársa, Halász Dénes, kifejlesztenek egy eljárást, amivel a korabeli hőerőgépekhez képest mintegy 50%-al jobb termodinamikai hatásfokot vélnek elérni, a Joule-Brayton-körfolyamatot alkalmazva. A találmány lényegéről Az Ujság 1938. július 31-i száma a következőképpen ír: „a tüzelésből keletkező füstgáz az égési meleg felhasználásából nagy sebességet nyer, és ez a nagy sebességgel áramló és külön eljárással ionizált füstgáz egy elektromágneses rendszeren vezettetik keresztül, ahol munkaképességének nagy részét villamos-energia alakjában hasznosítja. Az energia átalakítása mozgó alkatrész nélkül történik.”


"Zürich, Eidgenössische Hochschule by
Stefan Berndt is licensed under
CC BY-NC-ND 2.0
Itthon nem tudja hasznosítani szabadalmát, ezért az amerikai Westinghouse céghez megy 1938-ban. A magnetohidrodinamikus (MHD) generátort 1940 augusztus 13-án szabadalmaztatják Halász Dénessel az US2210918A lajstromszám alatt, Eljárás energiaátalakításra címmel.  Története mégsem illeszthető be teljesen a honi érdektelenség miatt távozó kutatók sorába: a találmány horderejét bizonyítja, hogy Karlovitznak maga Budapest polgármestere adott egyévi szabadságot korábban. A polgármester június 30-án kelt rendelete hangsúlyozza, hogy „a szabadságot engedélyezni kellett, nemcsak azért, mert az uj áramtermelő eljárás hasznos eredményt jelent az elektromos gazdálkodásnak, hanem azért is, mert a két magyar mérnök találmánya a magyar mérnöki kar nemzetközileg elismert tekintélyét növeli.”- emeli ki az Ujság.  A lap azt is megírja, hogy a cég egy teljes évig vendégül látja, valamint a kísérlet félmillió dollárnyi költségét finanszírozza. Az egyévi szabadság alatt viszont kitör a háború, emiatt felesége és családja csak 1946-ban tud csatlakozni hozzá. Karlovitz az amerikai Westinghouse-nál 1947-ig dolgozott, ezt követően tüzeléstechnikai kutatásokat végzett, 1953-ig a pittsburghi székhelyű Explosives and Physical Science Division, Bureau of Mines cégnél a lángok kutatásával foglalkozó osztályánál dolgozott, ahol igazgatói pozícióig jutott. Ezt követően a Combustion and Explosive Research, Inc. céghez csatlakozott.

 Az MHD generátor további sorsa

Az MHD generátor tudományos potenciálját több kutató is felismerte, így 1962-ben az eljárás mérnöki lehetőségeit egy ennek dedikált konferencián tárgyalják a kutatók az Egyesült Királyságban, melyet további két konferencia követett kétévente.  Ebben az időszakban az eljárás alulmaradt az előretörő atomenergia erőművi hasznosításával szemben. Bár a ’60-as években az atomtechnológia felülkerekedett, a ’70-es években ismét utat talált magának az MHD generátor fejlesztése, ugyanis a széntüzelésű hőerőművek gőzturbinás körfolyamatainál jobb hatásfokkal kecsegtetett, valamint ekkorra már néhány cég demonstrálta a működését, így ipari tapasztalat is létezett ennek kapcsán. A célirányos kutatás a ’80-as években kapott ismét erőre, immáron a hőerőművi alkalmazásokra fókuszálva. Gyakorlatilag minden nagyhatalom végzett kutatásokat az eljárás gyakorlatba való átültetésére, érdekes módon jugoszláv mérnököknek sikerült 1989-ben megépíteni az első MHD generátor alapú hőerőművet, majd később az USA-ban és Oroszországban is elkészültek az első erőművek. Ebben az érában az MHD generátor fő technológiai kihívója a kombinált ciklusú erőmű volt, mely egy gázturbinából és egy gőzturbinából állt, ahol a gőzturbina a gázturbina forró füstgázának hőjéből állította elő működéséhez szükséges gőzt. Azonban az MHD ismét alul maradt a magasabb ára miatt.

Az MHD generátor. Szerző: Julien Geffray
 (Tokamac at French Wikipedia)
 - Own work, CC BY-SA 2.5,
 https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20573405
  A nemzetközi közönséghez az MHD hajtás a tengerészeti alkalmazásokon keresztül jutott el. Tom Clancy első és egyben a világhírt hozó, Vadászat a Vörös Októberre című regényében, a hidegháború alatt a szovjetek egy Tájfun osztályú tengeralattjárót fejlesztenek ezzel a hajtásrendszerrel, ami közel láthatatlanná teszi a szonárok elől.  A könyv sikere mentén 1990-ben Oscar-díjjal jutalmazott filmes adaptáció is készült belőle.  A regény műszakilag nem volt megalapozatlan, hiszen az MHD meghajtás tengeri alkalmazása a ’60-as évektől kezdve folyamatosan terítéken volt, az első hajó, a Yamato-1  viszont csak a ’90-es évek elején készült el technológiai nehézségek miatt. Azonban a végsebessége mindössze 8 csomó volt, ami megpecsételte az MHD alapú körfolyamatok sorsát.
 Az előnye a MHD generátornak a mozgó alkatrészektől mentes üzem, így nem ütközik anyagszerkezettani korlátba az alkalmazhatósága úgy, mint a turbinás körfolyamatok esetén, ez biztosította a technológia számára azt az előnyt, ami a fejlesztéseket több mint 50 éven keresztül hajtotta. Bár az energetikában nem hasznosult végül, viszont a fizikai elvet a mai napig számos műszer alkalmazza, például elektromosan vezető folyadékok áramlásmérői.


Karlovitz Béla a BME Gépészmérnöki Karán
szerzett diplomája. Forrás: BME Levéltár

A termodinamikai alkalmazáson túl Karlovitz Béla neve a tüzeléstechnikában is ismert, hozzá kötődik a kémiai és az áramlástani időlépték arányát kifejező dimenziótlan szám, a Karlovitz-szám. Ennek reciprokát, a jobban elterjedt Damköhler-számot Gerhard Damköhler német vegyészmérnök évekkel később vezette be. A dimenziótlan szám fontos alapkövét képezi a Borghi-diagramnak, ami a turbulens lángokat osztályozza. A tudományos elméletük a turbulencia kutatásával, Andrey Kolmogorov szovjet matematikus úttörő munkája és az égés numerikus szimulációjának fejlődése mentén került a figyelem középpontjába, melynek alapjait Kármán Tódor fektette le. Az időskálák arányának az ismerete alapvetően befolyásolja a modellezésnél alkalmazható egyszerűsítő módszereket, melyeket a kutatónak előre ismernie kell, hiszen még a legerősebb szuperszámítógépek is képtelenek részletes reakciókinetikai modellek alkalmazásával egy kellően részletes áramlástani felbontású modellen egy valós tüzelőberendezés tűzterében végbemenő folyamatainak szimulálására. Így valamennyi hőerőgép fejlesztését ma is elemeiben határozza meg a Karlovitz-szám.

A kutató hazatelepülését a politikai helyzet akadályozta meg, bár három alkalommal sikerült hazalátogatnia. Karlovitz Béla kevesebb, mint egy esztendő híján száz évet élt, 2004-ben hunyt el, Pennsylvaniában nyugszik feleségével, akinek 1982-es haláláig, majdnem hatvan évig voltak házasok.

BK/JV/BL


Jelen sorok írója köszönettel tartozik a levéltári segítségért a BME Levéltárnak, és vezetőjének, Batalka Krisztinának, valamint a műszaki segítségért Józsa Viktornak, a BME Gépészmérnöki Kar, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék adjunktusának.

Képek: BME Gépészmérnöki Kar/Creative Commons

Megjegyzések

Népszerű bejegyzések