本发明涉及透平技术领域，尤其涉及一种研究冷却空气对透平效率影响的实验装置，包括透平、与透平的主进气口相连接的主进气管道、与透平的冷却进气口相连接的冷却进气管道、与透平的排气口相连接的排气管道以及与透平的转子相连接的透平输出功率测量装置，主进气管道上沿气流方向依次设有主进气模拟装置和主进气参数测量装置，冷却进气管道上沿气流方向依次设有冷却进气模拟装置和冷却进气参数测量装置，排气管道上设有排气参数测量装置。还涉及一种采用该实验装置研究冷却空气对透平效率影响的实验方法，主要是分别模拟实验并计算无冷却空气和带冷却空气时的透平轮周效率，由两者差值分析获得冷却空气对透平效率的影响。可弥补理论分析的不足。