法兰设计是指法兰连接的设计，包括三部分:垫片设计、螺栓(螺柱)设计和法兰本体设计。法兰设计最主要的方法是著名的Waters 法， GB 150 即采用此法。其设计要点为：

1垫片设计

这是法兰连接设计的基础，应根据设计条件和使用介质，选定适当的垫片种类、材质，确定垫片的尺寸(内径、外径、厚度) ，然后计算出垫片在预紧状态和操作状态下的压紧力。

2螺栓/螺柱设计

根据设计条件选用适当材料的螺栓，计算出满足垫片预紧状态和操作状态压紧力所需的螺栓面积。实际配置的螺栓面积应不小于该计算面积。

螺栓设计的原则是确定出较小的螺栓中心圆直径。可通过选用合适的螺栓规格和数量来达到要求。

3法兰本体设计

法兰设计分为按内压和外压两种情况。承受外压的法兰可按承受内压的法兰计算方法进行设计，只是计算法兰的操作力矩略有不同。

窄面法兰的计算方法分为两种，即按松式法兰计算和按整体法兰计算。任意式法兰通常按整体法兰计算，在满足某些条件下可简化为按松式法兰计算。

松式法兰计算较为简单，法兰的厚度可一次性算出。而整体法兰的设计需采用假设各部分结构尺寸进行反复试算的方法来完成。

对整体法兰，首先根据设备结构条件假设法兰锥颈和法兰环的各尺寸。然后计算出法兰承受的力矩及产生的各项应力。当各应力与相应的许用应力相差较大时，应调整原先设定的法兰尺寸，重复以上计算，直至各项应力都小于各自的许用应力且相差不大时为合理设计。

宽面法兰的计算不分形式，均按"简支梁"的简化模型进行计算。