“煤改气工程”是解决城市SO₂、NO_X和PM_2.5等污染问题的重要举措。国家《重点区域大气污染防治“十二五”规划》要求到十二五末,京津冀、长三角、珠三角等区域燃气锅炉数量达到4至5万台。在发达国家绝大多数燃气锅炉是可利用水蒸气汽化潜热、节能效果明显的冷凝式锅炉。在我国冷凝式锅炉的使用刚刚起步,目前尚缺少冷凝式锅炉的热工测试法规、标准和评价依据。在凝结换热过程当中,烟气的相对湿度迅速增加,形成携带液滴的气液两相流体。由于换热表面液膜内温度梯度和凝结水二次冷却的作用,使得烟气中的液滴温度往往低于饱和温度。常规接触式测温装置一旦与凝结液滴接触后,反馈的是凝结液的温度,这样得到的温度会使其表征的烟气温度明显偏低。为了准确测量这种携带液滴高含湿烟气的温度、湿度,本课题提出了一种新型的测试装置,在搭建的直接深冷实验系统中对该装置可用性进行了研究。首先,设计并建造了直接深冷喷淋式换热系统,可以产生满足测试需要的携带液滴的高含湿烟气。其次,提出并试制了气液两相流动条件下的温、湿度测试设备,研究了影响该设备使用的重要影响参数,包括:抽气流量、伴热强度等。然后,应用该测试装置测试了直接深冷喷淋式换热系统在不同换热条件下的温、湿度分布规律。最后,参照ASME PTC 4-2008评价方法,对相关参数以及各影响因素进行了不确定度分析。通过本文研究,最终形成了对本课题提出关键测试设备的使用方法。研究结论为冷凝锅炉热工测试提供重要理论和方法指导。