Saponification : estimation de la surface d'un échangeur de chaleur

La saponification de l'acétate d'éthyle est une réaction irréversible du second ordre en phase aqueuse (ordres 1 par rapport à chaque réactif). La constante de vitesse vaut 0,11 L mol-1 s-1 à la température ordinaire.

CH3COOC2H5 + OH- → CH3COO- + C2H5OH

-10 kcal/mol

Un laboratoire d'enseignement de travaux pratiques désire mettre au point un réacteur agité continu pour l'étude de cette réaction. Dans le réacteur, un serpentin immergé maintiendra la température à 25°C ; le coefficient d'échange thermique vaut h = 142 cal m-2 s-1 K-1. Le volume du réacteur est de 6 L. La solution d'acétate d'éthyle entre avec un débit de 25 cm3/s, une concentration de 1 mol/L et une température de 25°C. La solution de soude entre avec un débit de 10 cm3/s, une concentration de 5 mol/L et une température de 20°C.

Question

Estimer la surface d'échange nécessaire pour que l'eau de refroidissement entrant dans le serpentin à 15°C en sorte à 20°C. On négligera les pertes thermiques entre le réacteur et l'extérieur.