各个领域广泛存在的中低温余热资源如何高效地利用,对我国的节能减排与绿色发展具有重要意义。针对目前市场上常用的余热回收驱动技术或者余热回收发电技术普遍存在的投资大、配置复杂、体积庞大、不适于分布能源应用等问题,论文设计了一种微透平膨胀机与微透平压缩机同轴一体化的模型样机,进行了大量的基础性实验研究与探索,具有良好的工业应用前景。本文专门设计搭建了二个微透平专用实验台,分别采用压缩空气和蒸汽两种不同的工质驱动微透平膨胀机,通过实验方法研究同轴微透平膨胀机与压缩机的性能特性与匹配曲线。压缩空气驱动微透平的实验包括微透平压缩机增压实验和微透平压缩机常压实验两个部分,而蒸汽驱动微透平实验包括微透平压缩机常压实验。实验研究的主要内容包括：(1)微透平膨胀机进口温度相同时,研究膨胀机进口压力对膨胀机等熵效率、压缩机压比与多变效率的影响规律；(2)微透平膨胀机进口压力相同时,研究膨胀机进口温度对膨胀机等熵效率、压缩机压比与多变效率的影响规律；(3)研究微透平压缩机的特性曲线及增压规律；(4)分析微透平的综合效率及其工程应用。论文创新采用理论分析与实验研究相结合的方法,研究结果可以直接应用于新型微透平的模块化与标准化的设计开发。